Ultra-thin transparent solar cells turn windows into power plants

•南洋理工大學的鈣鈦礦太陽能電池採用完全真空的熱蒸發製程製造，此方法與工業生產兼容，能在大面積上沉積均勻的鈣鈦礦層，並避免使用有毒溶劑，同時減少電池缺陷，提高光電轉換能力。
•該研究團隊開發的半透明鈣鈦礦太陽能電池，其60奈米厚的鈣鈦礦層在實現7.6%轉換效率的同時，可允許約41%的 Tvis (可見光穿透率)，此性能在採用類似材料的半透明鈣鈦礦太陽能電池中居於領先地位。
•與傳統矽基太陽能電池不同，這些鈣鈦礦器件即使在間接光和漫射光條件下也能有效發電，這使其特別適用於高樓林立、直射陽光受限的城市環境。
•該技術的鈣鈦礦層具有「顏色中性」的特點，不會明顯改變玻璃的外觀或產生色偏，這對於現代建築設計中立面美學至關重要。
•不透明器件在不同厚度下展現出不同的光電轉換效率：10奈米層約7%，30奈米層約11%，60奈米層約12%。

📊 競品分析▸ Show

特性/公司/研究機構	南洋理工大學 (NTU)	韓國能源研究所 (KIER)	仁川國立大學 (Incheon National University)	台灣鈣鈦礦科技 (TPSC)
技術類型	超薄半透明鈣鈦礦太陽能電池	半透明鈣鈦礦太陽能電池	完全透明太陽能電池	鈣鈦礦創能隔熱窗 (BIPV)
鈣鈦礦層厚度	10-60 奈米 (半透明為60奈米)	未明確說明	未明確說明	未明確說明 (整合於中空玻璃)
光電轉換效率	半透明：7.6% (60奈米層)	21.68% (創透明太陽能電池紀錄)	未明確說明 (主要吸收紫外光)	80-100 W/m² (標準品，One-sun條件)
可見光穿透率	約41% (60奈米層)	未明確說明	完全透明 (吸收紫外光)	可客製化配置
製程技術	真空熱蒸發	採用透明電極、金屬氧化物緩衝層	結合二氧化鈦 (TiO₂) 與氧化鎳 (NiO) 異質接面	低溫製程，整合於中空玻璃結構
主要應用	建築玻璃、車窗、智慧眼鏡、穿戴式電子設備	窗戶、玻璃幕牆、串疊型太陽能電池頂層	行動電子設備、顯示器、建築物窗框	建築整合太陽能 (BIPV)、節能門窗、立面發電
其他特點	顏色中性，弱光下仍能發電	高耐用度，黑暗中電量儲存達400小時	吸收有害紫外光，環保材料	雙面發電，降低U值與SHGC

鈣鈦礦層厚度： 該研究團隊成功製備出厚度低至10奈米的鈣鈦礦吸光層。在不透明器件中，10奈米層的效率約為7%，30奈米層約為11%，60奈米層約為12%。對於半透明器件，60奈米厚的鈣鈦礦層實現了7.6%的轉換效率。
製備工藝： 採用完全真空的「熱蒸發」沉積技術。此方法將原材料在真空腔體中加熱至蒸發，然後使其在基底表面凝結形成超薄膜層。
製程優勢： 熱蒸發技術具有工業兼容性，能夠在大面積上沉積高度均勻的鈣鈦礦層，同時避免了溶液法中常見的有毒溶劑使用，並有助於減少太陽能電池中的缺陷，從而提升光電轉換效率。
材料特性： 鈣鈦礦作為一種地球儲量豐富的半導體材料，其獨特之處在於即使在間接或漫射光條件下也能有效發電，且可調控吸收光譜以平衡透明度與發電效率。
視覺特性： 該電池具備「顏色中性」的特點，不會給玻璃帶來明顯的色偏或染色感，使其外觀與普通透明玻璃相似。
研究團隊： 由南洋理工大學物理與數學科學學院及材料科學與工程學院的Annalisa Bruno副教授領導。
學術發表： 相關成果已發表於《ACS Energy Letters》。

建築物將成為主要的發電資產。

該技術可將大型玻璃幕牆轉化為發電立面，在不影響採光和建築美觀的前提下，顯著增加城市可再生能源的生產能力。

穿戴式電子設備和智慧交通工具將實現自供電。

超薄、半透明且顏色中性的特性使其非常適合整合到智慧眼鏡、車窗等表面，提供持續的電力來源。

鈣鈦礦太陽能電池的商業化進程將加速。

NTU採用的熱蒸發製程與工業生產兼容，且該技術在弱光條件下仍能發電，解決了傳統太陽能電池在城市環境中的局限性，有助於大規模應用。

1839-XX

鈣鈦礦礦物首次被發現並命名。

2009-XX

日本科學家宮坂力首次將鈣鈦礦材料應用於太陽能電池，實現3.8%的轉換效率。

2012-XX

朴南圭團隊首次報告效率接近10%的全固態有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池，被視為里程碑。

2023-06

南洋理工大學研究團隊成功開發出規模化的鈣鈦礦太陽能電池，使用熱蒸鍍技術製造了面積為21 cm²的模塊，實現18.1%的功率轉換效率。

2026-05

南洋理工大學研究團隊開發出厚度僅10奈米的超薄半透明鈣鈦礦太陽能電池。

超薄透明太陽能電池將玻璃窗轉化為發電設施