Yun-Sheng Jheng, Cheng-Yueh Chen, Pei-En Jan, Hung-Ming Chen, Hao-Cheng Lin,
Ping-Hsun Tsai, Chia-Feng Li, Yu-Ching Huang, Minh Anh Truong, Atsushi Wakamiya,
and Hao-Wu Lin
ACS Applied Materials & Interfaces 2026, 18, 12, 18049–18061
國立清華大學 材料科學工程學系 林皓武教授
近年來，鈣鈦礦太陽能電池儼然成為下一代光伏產業的有利競爭者。其中，真空蒸鍍製程具有無需使用有毒溶劑與可大面積均勻沉積等優勢，展現高度產業化潛力。然而鈣鈦礦材料對水氣極為敏感，傳統上需在低濕度或惰性氣氛下進行退火處理。此類苛刻的環境控制導致製程複雜且成本提高，因此開發出簡易且可控的退火方法以製備高品質鈣鈦礦至關重要。本研究發現，相較於一般空氣或惰性氣氛，蒸鍍製備的FAPbI3鈣鈦礦在近飽和水氣環境（RH 99%）下退火，不僅未造成材料劣化，反而顯著提升薄膜品質與元件表現。實驗結果指出，高濕度退火能夠加速鈣鈦礦相轉換，並促進晶粒成長與形成垂直取向，有效提升載子傳輸能力，同時降低缺陷密度並抑制非輻射復合。採用高濕度退火所製備之元件，成功實現高達 21.3% 之能量轉換效率，且於室內光（1000 lx）下亦有 36.7% 的表現。此外，元件於高溫高濕下仍具良好穩定性，並實現大面積均勻製備，展現實際應用潛力。
本研究首次於真空蒸鍍鈣鈦礦領域系統性探討極高濕度退火機制，釐清水氣在鈣鈦礦結晶形成與缺陷調控過程中所扮演的關鍵角色，並提出兼具製程彈性與高效能的製程策略，對未來的產業應用奠定基礎。本研究成果已於2026年3月發表於國際著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces。