透過改良電子傳輸層，可提升錫系鈣鈦礦太陽電池(PSC)的轉換效率，近來筑波大學解明了其背後的物理機制。研究團隊運用電子自旋共振(Electron Spin Resonance)技術，觀察錫系(Sn)鈣鈦礦層與電子傳輸層交界處的電子擴散現象。結果發現，當電子傳輸層使用化合物 Indene-C60雙加成物(Indene-C60 Bisadduct; ICBA)時，可抑制導致電荷再結合的「能帶彎曲(Band-bending)」，為材料開發與元件結構設計提供新的方向，進而有助於推動錫系PSC的實用化進程。
以鹵化金屬鈣鈦礦作為發電層的PSC，由於具備輕量與可撓特性，被視為次世代太陽電池的矚目技術。特別是以鉛為原料的鉛系PSC，其能量轉換效率已接近單晶矽太陽電池而備受期待。但由鉛尚有毒性疑慮，無鉛PSC相關研究持續推進，而環境負荷較低的錫則被視為最具潛力的替代金屬。
然而，錫系PSC的一大課題在於最大可輸出的電壓（開路電壓）偏低，導致能量轉換效率不如鉛系PSC。近年來，被視為改善對策的材料是ICBA，此化合物是將2個「茚(Indene)」碳氫分子結合至球狀碳分子「富勒烯(C60)」上。研究顯示，使用ICBA作為電子傳輸層可獲得較高的開路電壓，但其性能提升的具體機制一直未能解明。
PSC的結構由具有鈣鈦礦結構的晶體夾在空穴傳輸層與電子傳輸層之間而成。筑波大學著眼於鈣鈦礦層與電子傳輸層的界面，並運用電子自旋共振法，觀察在錫系鈣鈦礦層與電子傳輸層界面上電子的擴散行為，進一步分析因電荷擴散而產生的能帶彎曲現象。
研究結果顯示，若使用傳統的富勒烯衍生物（如PCBM）作為電子傳輸層，與錫系鈣鈦礦層的界面容易產生促使電荷再結合的能帶彎曲，導致開路電壓下降。相比之下，若改用ICBA作為電子傳輸層，界面處的能帶彎曲有助於抑制電荷再結合，有利於提升開路電壓與整體效率。透過此次的研究成果，筑波大學證實了更換電子傳輸層材料，可實現錫系PSC的高效率化。這些新知將有助於未來相關材料的開發與元件設計，預期可進一步加速錫系PSC的技術進展與實用化。