（上圖）文章通訊作者香港科技大學周圓圓博士（左）手持鈣鈦礦晶體結構模型，及第一作者段甜偉博士（右）

香港科技大學團隊與國際學者合作，提出借鑒生物系統的分層結構，例如葉子、蛾眼、甲蟲表皮等，提高鈣鈦礦太陽能電池的韌性以及適應環境變化的能力。綜述文章已於《自然綜述：清潔技術》上發表，題為：生物啟發的鈣鈦礦太陽能電池多尺度設計。

文章：

• https://www.nature.com/articles/s44359-025-00086-6

研究背景

鈣鈦礦太陽能電池因其低溫、基於溶液的製造工藝而能有效降低太陽能成本。然而它面臨多種穩定性問題，包括器件界面附著力不足、材料本身的力學脆弱性、對環境壓力（如熱、濕度、紫外線）的敏感性。這些問題造成從皮米到厘米的不同尺度上的材料降解。

研究成果

科大化學及生物工程學系的副教授、能源研究院副院長周圓圓博士，聯同美國及瑞士的研究夥伴，提出了借鑒生物系統的解決方案：

在分子層面，利用生物啟發的分子相互作用，進行結晶控制，減緩降解。

在微觀層面，採用動態鍵，實施自癒合、增強強度的策略。

在器件層面，應用自然界啟發的功能結構，如蛾眼、葉子蒸騰和甲蟲表皮，以改善光管理、熱散失，同時促進環境保護。

周圓圓博士及團隊已就鈣鈦礦太陽能電池提出多項創新，包括：

手性結構異質界面 － 使用 R-/S- 甲基苄胺創建了一個手性界面，其中的螺旋緊密排列的苯環模擬彈簧形態，顯著增強了鈣鈦礦太陽能電池的力學和濕熱耐久性。

參見：https://www.bhkaec.org.hk/a/138973-cht

層壓啟發界面 － 如生物細胞表面般的多層結構，包含分子鈍化層、富勒烯衍生物和二維鈣鈦礦覆蓋層，能有效抑制缺陷並改善能級結構。

參見：https://www.bhkaec.org.hk/a/143452-cht

周圓圓博士表示，團隊未來的研究將聚焦於篩選生物啟發分子，以優化薄膜結晶和穩定性，開發應對操作壓力的自癒合機制。

來源：香港科技大學

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