研发长寿电池
中大发现导致钙钛矿太阳能电池退化的关键机制
电子工程学系校长特聘副教授Martin Stolterfoht教授领导的一项合作研究，发现了影响钙钛矿太阳能电池使用寿命的关键机制。研究结果已于《自然能源》杂志上发表，为改善下一代太阳能电池寿命的新策略奠定了基础。
钙钛矿太阳能电池的寿命是商业化最重要的障碍
光伏太阳能是最广泛使用的再生能源之一。现时太阳能电池市场以传统硅基电池为主导，占市场份额逾95%。相比硅基电池，基于钙钛矿的太阳能电池性能更佳，制造成本更便宜，碳足迹（CO2/kWh，即制造太阳能电池每千瓦小时所产生的二氧化碳量）也更低，将两个钙钛矿太阳能电池迭为一体的串联太阳能电池更被认为是下一代的主流技术。然而，钙钛矿太阳能电池的寿命只有短短几年，比硅基太阳能电池落后约一个量级，这是实现钙钛矿太阳能电池大规模商业化的一个最重要的技术障碍。
过去十年来，科学家一直就导致钙钛矿太阳能电池退化的机制进行了大量研究，冀能针对有关机制改善电池的使用寿命。以往普遍认为导致钙钛矿稳定性欠佳的主要原因包括电子缺陷、电极氧化、钙钛矿混合电子/离子半导体的性质，或在湿气和氧气下容易发生化学分解。
离子诱导场筛选在钙钛矿太阳能电池的运作稳定性中扮演主导角色
Stolterfoht教授表示：「我们最近的研究发现，设备长时间运行造成的损耗并不是导致钙钛矿太阳能电池退化的决定性因素。钙钛矿半导体受到外来刺激时（如曝露在光照之下），会产生愈来愈多的移动离子。这些离子会屏蔽钙钛矿中的内置电场，反过来降低了光生电荷的提取效率，从而减少太阳能电池产生的电流。研究结果显示，离子场屏蔽是钙钛矿太阳能电池退化的幕后黑手。
这项结果令研究人员感到惊讶，他们从未想到此现象与钙钛矿太阳能电池退化有关。是次发现可望延长钙钛矿太阳能电池的稳定性，使其保证寿命接近25年的工业标准。Stolterfoht教授续道：「了解导致退化的因素将使我们能够制定新的策略来延长电池寿命，并加快开发稳定性更佳的钙钛矿串联电池。例如，我们可以通过检测到的离子特性，准确预测电池的使用寿命，那就省却进行耗时数周至数月的稳定性测试，加快开发长寿钙钛矿太阳能电池的速度。」
