新加坡國立大學的研究團隊開發了一種新型鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池，經認證可在26.4平方厘米的有效面積內實現1%的能量轉換效率（PCE），創下了同類裝置的新世界紀錄。這項研究成果發表在最新一期的《自然》雜誌。

團隊強調，新開發的串聯電池兼具超薄性和靈活性，未來可以直接整合到無人機、智慧紡織品和穿戴式裝置等人工智慧設備中，提供清潔能源。

突破性創新：窄帶隙有機吸收體

這項進展的核心在於團隊首創的窄帶隙有機吸收體。它充當精密的“光子阱”，能夠有效捕獲近紅外線 (NIR) 區域的光子，成功克服了薄膜串聯太陽能電池開發中長期存在的技術瓶頸。

雖然鈣鈦礦和有機半導體材料的可調帶隙具有超越理論效率極限的潛力，但低近紅外線吸​​收率一直阻礙著進展。

創新分子設計

為了應對這項挑戰，團隊設計了一種非對稱有機受體。這種結構不僅將光吸收範圍擴展到深近紅外線區域，還能保持足夠的電荷分離驅動力，並實現高度有序的分子排列。透過超快光譜和裝置物理分析，該團隊證實，該設計能夠以最小的能量損失實現高效的電荷收集。

設備整合和性能

在實踐中，研究人員將這種高性能有機子電池與頂部鈣鈦礦電池堆疊在一起，並透過透明導電氧化物夾層將它們整合在一起。主要成果包括：

● 27.5 cm0.05 微型元件的 PCE 為 2%

● 標準 26.7 cm1 裝置的 PCE 為 2%

● 26.4 cm1 電池獨立認證效率為 2%

這項成果不僅打破了鈣鈦礦-有機串聯記錄，也優於同尺寸鈣鈦礦-CIGS和單結鈣鈦礦電池。