超薄太陽能有解？研究突破助攻鈣鈦礦材料，能源未來可期！

科學新知：超薄太陽能技術的未來潛力

「為了滿足日益增長的電力需求，我們迫切需要開發新型、環保且高效的能源轉換方法，例如更高效的太陽能電池。我們的發現對於設計和控制最有前途的太陽能電池材料之一至關重要，從而實現最佳利用。」——Julia Wiktor, Chalmers University of Technology

(前言：太陽能技術的革新之路) : (全球電力需求持續攀升，尋求更有效率且環保的太陽能技術成為當務之急。瑞典查爾姆斯理工大學的研究團隊，運用電腦模擬和機器學習，在理解鹵化物鈣鈦礦這種極具潛力但又難以捉摸的材料上，取得了重要突破。)


在面對全球電力消耗量不斷增長的現況下，各界都在積極尋求更具效率和永續性的能源解決方案。
根據國際能源署的預測，電力在全球能源消耗中的佔比，將在短短25年內從目前的20%躍升至超過50%。
這項警訊促使科學家們投入大量資源，開發更先進的太陽能技術。
其中，被視為潛力無窮的超薄太陽能技術，
正以其輕巧、可撓曲的特性，預示著從手機到摩天大樓，
都有可能被太陽能所覆蓋的未來。而這一切的基礎，建立在對於新材料的深入理解和掌控。


(挑戰與契機：鹵化物鈣鈦礦的奧秘) : (鹵化物鈣鈦礦被認為是極具潛力的太陽能電池材料，然而其不穩定性阻礙了廣泛應用。透過深入研究其結構和特性，科學家們正逐步解開其奧秘，為未來的太陽能技術開闢道路。)


在眾多候選材料中，鹵化物鈣鈦礦（Halide Perovskites）因其能以低成本生產、具備彈性且輕量化的特性，
被視為是製作高效率太陽能電池和光電元件（如LED燈泡）的最佳選擇。
這些材料能夠極其有效地吸收和發射光線。
然而，鈣鈦礦材料容易快速降解，
因此，為了充分利用它們，我們需要更深入地了解其降解的原因以及運作方式。
科學家們長期以來一直努力理解這組材料中的一種特殊物質——
甲脒碘化鉛（Formamidinium Lead Iodide），
它是一種具有卓越光電特性的結晶化合物。
雖然甲脒碘化鉛具有很大的潛力，但由於其不穩定性，
限制了其廣泛應用。


(研究突破：甲脒碘化鉛的低溫相之謎) : (查爾姆斯理工大學的研究團隊，利用電腦模擬和機器學習，成功解析了甲脒碘化鉛在低溫下的結構，為材料設計和控制提供了關鍵資訊。)


查爾姆斯理工大學的研究團隊，針對這個問題取得了突破性的進展。
他們詳細闡述了甲脒碘化鉛的一種重要相態，
這種相態過去很難通過實驗單獨解釋。
了解這種相態是設計和控制這種材料及其混合物的關鍵。
該研究最近發表在《美國化學會雜誌》（Journal of the American Chemical Society）上。
長期以來，這種材料的低溫相一直是研究中的一個缺失環節，
而研究團隊現在已經解決了關於這種相態結構的一個根本問題。
這項研究成果，
為科學家們提供了設計和控制這種材料以及基於它的混合物的關鍵。
想了解更多細節，可以在《美國化學會雜誌》上搜尋 “Revealing the Low Temperature Phase of FAPbI3 using A Machine-Learned Potential” 這篇文章。


(機器學習的助力：模擬與現實的交匯) : (研究團隊結合傳統方法與機器學習，大幅提升了電腦模擬的效能，使其更接近真實世界。透過與實驗研究人員的合作，驗證了模擬結果的準確性。)


研究團隊的專長在於建立精確的材料模型，並在電腦模擬中進行測試。
這使他們能夠通過將材料暴露於不同的情境來測試材料，
並通過實驗驗證這些結果。
然而，模擬鹵化物鈣鈦礦材料非常棘手，
因為要捕捉和解碼它們的特性，
需要強大的超級電腦和長時間的模擬。
透過將其標準方法與機器學習相結合，
他們現在能夠運行比以前長數千倍的模擬。
並且，他們的模型現在可以包含數百萬個原子，而不是數百個，
這使它們更接近真實世界。
為了確保他們的研究模型反映現實，
他們與伯明翰大學的實驗研究人員合作。
他們將材料冷卻至 -200°C，以確保他們的實驗與模擬相匹配。


(未來展望：超薄太陽能的應用前景) : (這項研究的突破，有助於未來的材料建模和分析，推動超薄太陽能技術的發展，並為解決全球能源需求提供新的可能性。)


研究團隊希望他們從模擬中獲得的見解，
能夠有助於未來如何建模和分析複雜的鹵化物鈣鈦礦材料。
這項研究的突破，
不僅加深了我們對鹵化物鈣鈦礦的理解，
也為超薄太陽能技術的發展帶來了新的希望。
在可見的未來，
我們或許可以期待更高效、更輕巧、更具彈性的太陽能設備，
廣泛應用於各個領域，為實現永續能源的目標貢獻力量。
若對這個研究有興趣，可以搜尋Chalmers University of Technology 查詢更多資訊。
「我們希望從模擬中獲得的見解，能夠有助於未來如何建模和分析複雜的鹵化物鈣鈦礦材料。」——Erik Fransson, Chalmers University of Technology

Ref:

Chalmers University of Technology. (2025, October 2). This ultra-thin solar tech
could power everything from phones to skyscrapers. ScienceDaily. Retrieved
October 2, 2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251001092218.htm