鈣鈦礦材料因光吸收能力強,載子遷移距離長,能隙調整容易等光電特性,並且可低溫溶液製程,近十年來應用於太陽能電池上作為最具潛力材料之一,並藉由調整其陽離子及陰離子成分,用以控制能隙及其薄膜形貌,至今已突破25%光電轉換效率。但最佳化元素成分為一複雜工程,大多須配製多種不同成分的前驅液依序試驗,較無有效率之實驗方法。此外鈣鈦礦太陽能電池要商業化依然有瓶頸,目前高效率的電池元件僅適用實驗室使用的小面積旋塗法製程,缺少能夠同時兼顧製作大面積、高產量並擁有高品質薄膜的製程方法,因此迫切需要能適合商業化生產製備方式。
材料系劉振良教授團隊採用超音波噴塗技術並結合多通道注射幫浦調控系統製備混成鹵素鈣鈦礦太陽能電池,此系統能藉由調控注射幫浦的CH3NH3I、PbI2和PbBr2流量來直接改變鈣鈦礦前驅液之鹵素離子成分,提供一迅速最佳化CH3NH3PbI3-xBrx成分比的實驗方法,省略繁瑣的實驗步驟與節省許多原料,並利用超音波噴塗技術的高通量以及可放大製程的優點,製備出平整且均勻大面積之不同成份之鈣鈦礦薄膜,並在熱退火時使用真空閃蒸輔助法協助鈣鈦礦長晶, 提升光電轉換效率的同時也具有更佳環境穩定性。
多通道進料系統結合超音波噴塗技術製備鈣鈦礦太陽能電池。
材料系劉振良教授團隊研究成果獲選為2021年3月份Adv. Mater. Interfaces期刊封面內頁。