隨著全球能源需求持續攀升，太陽能技術正面臨前所未有的挑戰。如何在滿足日益增長的電力需求的同時，開發更高效、環保且可持續的能源，已成為當務之急。瑞典查爾默斯理工大學的研究團隊，近期在鹵化鈣鈦礦這一新型太陽能電池材料上取得了重要進展，為未來太陽能技術的創新奠定了基礎。
目錄
全球能源挑戰與清潔能源需求
根據國際能源機構的統計，電力目前已占全球能源消耗的約 20%，而在未來 25 年內，這一比例預計將超過 50%。隨著能源需求快速增長，開發更高效的太陽能技術變得尤為迫切。新型材料不僅能提升能量轉換效率，還能製作得超薄靈活，應用範圍從智慧型手機到大型建築皆可涵蓋。
鹵化鈣鈦礦：高效、靈活的材料選擇
鹵化鈣鈦礦因其卓越的光電特性，被認為是製造高效率、低成本且輕便太陽能電池以及光電設備，如: LED 燈泡的最佳選擇。然而，這類材料的穩定性問題長期以來制約了其實際應用。研究顯示，透過混合兩種不同類型的鹵化鈣鈦礦，可以改善穩定性，但對這兩種材料的微觀行為仍需更深入了解。
低溫相結構揭示材料奧秘
查爾默斯理工大學的研究團隊首次詳細描述了甲脒碘化鉛在低溫下的結構，這一結構長期以來一直是研究的難點。了解這一低溫相對於設計與控制鹵化鈣鈦礦及其混合物至關重要。研究結果已發表於《美國化學學會雜誌》，為材料設計提供了新的理論基礎。
電腦模擬與機器學習的助力
透過電腦模擬技術，研究人員可以在不同情境下測試材料，並與實驗結果進行比對。結合機器學習後，模擬規模大幅提升：模擬時間延長數千倍，模型中原子數量從數百增加到數百萬，使結果更貼近現實，能精準捕捉鹵化鈣鈦礦的複雜行為。
模擬與實驗的相互驗證
為確保模擬結果可靠，研究團隊與伯明翰大學合作，將材料冷卻至 -200°C 觀察其行為。結果顯示，低溫下甲脒分子保持半穩定狀態，模擬與實驗高度一致，進一步確認了理論模型的準確性，為未來複雜材料的建模和分析提供了重要參考。
國際研究與技術突破
除了瑞典團隊的進展，其他國際研究也在推動鈣鈦礦技術的應用。例如，北京大學的團隊開發了碘插層技術，使太陽能電池效率突破 24%，並能在高溫下穩定運行 1,180 小時；英國薩里大學則改良鉛錫鈣鈦礦電池，功率轉換效率達 23.2%，壽命提升 66%。這些突破凸顯了全球科學家在鈣鈦礦研究上的合作與技術潛力。
展望未來
鹵化鈣鈦礦的研究正逐步解鎖其潛力，結合先進模擬技術與國際實驗合作，未來有望開發出更高效、耐用的太陽能電池，推動全球能源轉型，為可持續、清潔能源時代鋪平道路。
參考資料:
- 下世代太陽能電池來了！鹵化鈣鈦礦技術突破，輕便高效成本更低
- AI Cracks the Code for the Next Generation of Solar Power
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