鈣鈦礦太陽能電池因為高效率和低生產成本，一直被視為具潛質可發展成新一代光伏技術，能徹底革新可再生能源產業。然而，現有的“逐層”制造工序帶來生產成本偏高等挑戰，阻礙了這項太陽能技術的商品化。最近，香港城市大學（城大）和美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員便聯手開發了一種創新、一步到位的溶液涂層工序，能大幅簡化鈣鈦礦太陽能電池的生產流程，從而減少把它商品化的障礙。

“這次研究的突破，在于無需犧牲器件的功率轉換效率，仍可減少制造器件所需的加工步驟。故新技術將這有利于降低生產流程的復雜性及制造成本，從而提高把鈣鈦礦太陽能電池以具成本效益方法進行生產的可能性。”參與領導這次科研項目的城大化學系助理教授朱宗龍博士解釋道。

他續稱：“我們開發了一種嶄新的工序解決了制造的問題，我們僅須進行一個步驟的的涂層工序，即可一步到位，同時形成鈣鈦礦層及空穴選擇層，從而獲得了極佳的24.5%的太陽能轉換效率，并為倒裝式鈣鈦礦太陽能電池帶來了特佳的穩定性。這有助于令這太陽能電池新技術向商品化向前邁進一步。”

一般來說，鈣鈦礦太陽能電池是使用“逐層”的工序制造，這制作工序涉及把太陽能電池的不同夾層，依次逐層沉積在彼此的上方。雖然這種制造方法在生產高性能的鈣鈦礦太陽能電池方面取得了成功，但它引起的問題，例如制造成本的增加、均勻性不足、可重復性不理想等，則可能會阻礙其商品業化。

為了提高制造鈣鈦礦太陽能電池的成本效益，朱宗龍博士與美國國家可再生能源實驗室（NREL）的Joseph M. Luther博士合作，聯手開發出一種制造高效倒裝式鈣鈦礦太陽能電池的嶄新方法。該新方法提供了“一步解決方案”，可以在單一個溶液涂層工序中，同時自發形成“空穴選擇層”和鈣鈦礦吸光層。

研究團隊發現，如果在鈣鈦礦前驅體溶液中加入特定的磷酸或羧酸，在鈣鈦礦薄膜的加工過程中，該溶液會在銦錫氧化物基板上“自我組裝”，形成一層堅固的“自組裝單層薄膜”（self-assembled monolayer，SAM），當鈣鈦礦結晶化時，該薄膜更會成為極優秀的空穴選擇層。這單一步驟的溶液涂層工序不僅解決了潤濕性問題，它并可通過同時形成了空穴選擇層和鈣鈦礦光吸收器，簡化了器件的制造流程，而毋須如傳統造法般用逐層沉積的方式去制作。

團隊的實驗結果顯示，以上述嶄新方法制造的鈣鈦礦太陽能電池，呈現出高達24.5%的能量轉換效率。即使以最大功率連續照明及運行1200小時之后，仍能保持其最初能量轉換效率的90%以上。這優秀的能量轉換效率，能夠與商業市場上的同類鈣鈦礦太陽能電池媲美。

此外，聯合科研團隊亦證明了新開發的制作工序，與不同的自組裝單層分子系統、鈣鈦礦、溶劑和可擴展的加工方法（如旋涂和刀片刮涂技術）均兼容，所制造出來的鈣鈦礦太陽能電池的性能及表現，亦與以其他方法制造的同類電池相當。

朱博士說：“通過引入這種創新的方法，我們希望透過提出一種更直接的方法去制造高性能鈣鈦礦太陽能電池，為鈣鈦礦的研究社群作出貢獻，并盼可借此加速鈣鈦礦太陽能電池的商品化，讓這科技更快得以投入市場。”