香港城市大學（城大）科學團隊在光伏能源領域最近取得新突破，成功研發適用於戶外環境的高效耐用鈣鈦礦太陽能電池，有望助力太陽能發電廣泛普及，並推進全球各地達至碳中和目標。

由城大李兆基講座教授（材料科學）任廣禹教授領導的研究團隊，利用分子工程技術開發出分子尺度的自組裝單分子層原位交聯策略，使自組裝單分子層結構更加堅固耐用。團隊以此技術製備的倒裝式鈣鈦礦太陽能電池，能提升其穩定性及效率至同類電池的最高水平。相關研究成果已刊於《自然》期刊。

此前，在倒裝式鈣鈦礦太陽能電池技術中，往往因空穴選擇性自組裝單分子層的不穩定性而影響電池實際應用。城大團隊今次以新技術製備的倒裝式鈣鈦礦太陽能電池，除了能在高溫85°C下保持穩定，符合業界國際水平外，更能在-40°C到85°C下循環運作700次，並保持逾98%的初始光電轉換效率，為世界領先水平。

任教授表示，配以新技術的鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率由原本的25.8%提升至26.92%，在高溫85oC下連續運行1000小時仍不衰減。

他指︰「一般的單分子層組裝在電極上，只要在加熱或照光情景下，鬆散的單分子層就會搖晃，導致鈣鈦礦分解。由城大團隊新研發的『可交聯共自組裝單分子層』通過引入客體可交聯分子填充空隙，經簡單熱激活即可實現原位交聯增韌。」

任教授補充，一直以來鈣鈦礦太陽能電池的效率跟穩定性猶如魚與熊掌，不可兼得。研究團隊成員姜文林博士說：「我們仔細研究鈣鈦礦太陽能電池中每一層所用的材料，再結合團隊成員的特長，包括有機化學、無機化學、光學、器件物理等，最終得以解決這個困擾科學家多時的技術問題。」

這種新技術同時能應用於地少人多、高樓密集的香港，包括柔軟、可半透明的鈣鈦礦太陽能電池，以製成光伏玻璃窗或幕牆；以及在日光燈下也可發電的電池，以研發自行供電的感應器，助力日漸普及的物聯網應用。

去年，任教授的新一代可印刷式高效鈣鈦礦光伏模組獲得創新科技署的「產學研+1計劃」首輪撥款，並計劃搭建年產量20兆瓦的中試線，現時選址已達最後階段。投資者包括香港中華煤氣和亞比斯科技集團（ABES）。其中，中華煤氣在中國內地跟香港有超過200個場址需要使用太陽能電池以支援清潔能源的生產。任教授指，是次的新發明假如得以大面積運用，對上述計劃，以至整個可印刷的鈣鈦礦太陽能電池產業均為重要突破。