日本上智大學與物質材料研究機構(NIMS)共同開發出兼具有高光電轉換效率與耐久性的錫系鈣鈦礦太陽電池。研究團隊在光吸收層添加有機分子「2-氨基苯并噻唑(2-ABZ)」,形成高品質擬二次元鈣鈦礦結構,藉此可望實現不使用鉛的安全型太陽電池。鈣鈦礦太陽電池雖具有輕薄、柔軟性等優勢,但高效率元件多使用含鉛材料,而以錫取代鉛則容易導致效率與耐久性難以兼顧的問題。
上智大學與NIMS利用同時含有氮、硫異質原子的2-ABZ,促使結晶緩慢成長並形成緻密薄膜。實際製作的元件,其開路電壓由626.20 mV提升至702.93 mV,短路電流密度由15.19提升至18.35 mA/cm²,光電轉換效率則由6.60%提升至9.07%。經分析顯示,2-ABZ可改善鈣鈦礦與電洞、電子傳輸層間的能階匹配,降低能階差並提升開路電壓。
此外,其胺基與碘離子形成氫鍵,可穩定碘元素並抑制碘離子遷移,降低錫氧化及材料劣化。透過耐久性測試亦顯示,未封裝元件於大氣中存放100天後,添加2-ABZ的元件仍維持初始效率的84.94%,未添加者則下降至48.95%。在模擬太陽光下連續運轉10小時後,2-ABZ元件仍維持88.9%的初始效率,顯著優於未添加元件。