韓國能源研究院光伏研究部與KIER 能源人工智慧和計算科學實驗室合作，讓金屬氧化物層降解問題已成功應對和解決，在提高半透明過氧化物太陽能電池的耐用性和性能方面取得了進展，這些電池有望應用於建築窗戶和串聯太陽能電池的開發。

韓國能源研究所（Korea Institute of Energy Research）大大推進了半透明過氧化物太陽能電池技術的發展，實現了21.68% 的世界領先效率，並顯示出卓越的耐久性。這項突破旨在提高太陽能電池在窗口和串聯配置中的應用，以應對到2050 年實現碳中和的關鍵挑戰。透過創新研究，團隊提高了這些電池的穩定性和效率，為太陽能領域做出了重大貢獻。資料來源：韓國能源研究院

這款半透明太陽能電池的效率達到破紀錄的21.68%，是全球使用透明電極的過氧化物太陽能電池中效率最高的。此外，它們還展現了卓越的耐久性，在運行240 小時後仍能維持99% 以上的初始效率。

為了在2050 年實現碳中和，關鍵在於實現下一代太陽能電池技術的”超高效率”和”應用領域多樣化”，克服安裝空間和國土面積的限制。這就需要高效和多功能的技術，如串聯太陽能電池和窗用太陽能電池。這兩種技術都需要高效率、穩定的半透明過氧化物太陽能電池。

為了製造半透明的過氧化物太陽能電池，有必要將傳統不透明太陽能電池的金屬電極換成允許光線通過的透明電極。在此過程中，會產生高能量粒子，導致電洞傳輸層性能下降。

左起為透輝石太陽能電池、半透明透輝石太陽能電池、透輝石-矽串聯太陽能電池。資料來源：韓國能源研究院

為了避免這種情況，通常會在電洞傳輸層和透明電極層之間沉積一層金屬氧化物作為緩衝。然而，與在相同條件下生產的不透明太陽能電池相比，半透明元件的電荷傳輸性能和穩定性都有所下降，其確切原因和解決方案尚未明確。

研究人員利用電光分析和原子級計算科學，找出了在製造半透明過氧化物太陽能電池過程中電荷傳輸性能和穩定性降低的原因。他們發現，為提高電洞傳輸層導電性而加入的鋰離子（Li）會擴散到作為緩衝層的金屬氧化物層中，最終改變金屬氧化物緩衝層的電子結構，使其特性降低。

此外，除了找出原因之外，研究人員還透過優化電洞傳輸層的氧化時間來解決問題。他們發現，透過優化氧化，將鋰離子轉化為穩定的氧化鋰（LixOy），可以減輕鋰離子的擴散現象，進而提高裝置的穩定性。這項發現揭示了先前被認為是簡單反應副產品的氧化鋰在提高效率和穩定性方面可以發揮關鍵作用。

安世鎮、安承奎、嚴康勳（左起）和納克維-賽義德-迪達爾-海德爾（Naqvi Syed Dildar Haider）在圓圈內。圖片來源：韓國能源研究院

所開發的製程製成的半透明過氧化物太陽能電池效率高達21.68%，是所有透明電極過氧化物太陽能電池中效率最高的。此外，這項研究也證明，在黑暗儲存條件下400 小時和在連續照明運行條件下240 多小時，其初始效率仍能保持在99% 以上，令人印象深刻，展示了其出色的效率和穩定性。

研究團隊進一步將開發的太陽能電池用作串聯太陽能電池的頂層電池，創造了國內首個雙面串聯太陽能電池，既可利用從背面反射的光，也可利用從正面入射的光。透過與Jusung Engineering Co., Ltd. 和德國Jülich 研究中心合作，雙面串聯太陽能電池在後方反射光為標準太陽光20% 的條件下，實現了較高的雙面等效效率，四端子為31.5 %，雙端子為26.4%。

這項研究的負責人、光伏研究部的Ahn SeJin 博士表示：「這項研究透過考察有機化合物和金屬氧化物緩衝層界面上發生的降解過程，在該領域取得了重大進展，而這種降解過程是半透明過氧化物太陽能電池所獨有的，我們的解決方案很容易實現，這表明我們開發的技術在未來的應用中具有巨大潛力”。

編譯來源：ScitechDaily