太陽能是人類應對當前能源危機和氣候變遷的最佳選擇之一。隨著太陽能電池板成為一種有吸引力的能源解決方案，無論是在露天田野還是在城市地區的屋頂，科學家們正在努力推進現有的光伏技術，並在永續發展方面達到新的高度。雖然人們正在研究許多類型的光伏材料，但鈣鈦礦由於其低成本生產和更高效率的潛力，無疑是最有前途的材料之一。

特別是，鹵化錫鈣鈦礦（Sn-HP）可以作為高性能鉛（Pb）基鈣鈦礦的強大替代品。鑑於錫對環境的毒性明顯低於鉛，因此對 Sn-HP 的研究是值得努力的。很遺憾，鈣鈦礦太陽能電池由 Sn-HP 製成的（PSC）仍然面臨一些需要解決的挑戰。

具體來說，生產過程中快速且無序的結晶會導致鈣鈦礦層晶體結構中形成缺陷，從而阻礙轉換效率。此外，Sn-HP 穩定性低，對濕度和環境條件高度敏感，限制了由其製成的 PSC 的整體壽命。

然而現在，來自韓國的一個研究小組可能已經找到了解決這些問題的優雅而有效的解決方案。他們的研究最近發表在先進能源材料由中央大學的 Dong-Won Kang 副教授領導。在這項研究中，研究小組發現，在Sn-HP的生產過程中引入4-苯基氨基硫脲（4PTSC）作為添加劑可以提高PSC的性能。

透過對常規 Sn-HP PSC 和含有建議添加劑的 PSC 進行廣泛分析和實驗比較，研究人員展示了 4PTSC 作為添加劑的多種功能。

「我們特意選擇了一種多功能分子，它充當配位絡合物和還原劑，鈍化缺陷形成並提高穩定性，」康解釋道。但這意味著什麼？

由於4PTSC作為配位配體，可以有效調控晶體生長過程。一方面，4PTSC分子中的α-共軛苯環促進了晶體​​生長的擇優取向，從而最大限度地減少了缺陷的形成。有趣的是，4PTSC 還可以鈍化透過 4PTSC 和 SnI 的化學配位形成的任何缺陷₂。

反過來，這又保護了鈣鈦礦表面並防止錫不配位²⁺和鹵離子參與不必要的反應。更重要的是，-NH₂4PTSC 中的親核位點進一步阻礙 SnI₂氧化和離子遷移，提高PSC的穩定性。

由於採用這種強大的添加劑，研究人員能夠生產出具有前所未有性能的 PSC。「經過4PTSC 改進的裝置實現了12.22% 的峰值效率，開路電壓提高到0.94 V，並表現出卓越的長期穩定性，即使在500 小時後仍保持約80% 的初始功率轉換效率，幾乎保持100% 。環境條件沒有任何封裝。這與控制設備在前 300 小時內觀察到的明顯退化不同，」Kang 強調。

鑑於 Sn-HP 的製造成本相對較低，並且表現出良好的性能和出色的耐用性，這項研究的結果可能為更容易獲得和持久的材料鋪平道路。太陽能板。反過來，這可以幫助一般民眾降低能源成本，同時維持當前的永續發展目標。

Kang 總結道：“解決 Sn-HP 的關鍵挑戰並顯著提高其性能符合我們致力於開發高效、可持續的可再生能源解決方案的目標，從而推進綠色技術並促進可持續的未來。”

提供者：中央大學