自癒材料堵住鈣鈦礦太陽能「傷口」，日曬雨淋免擔心有毒物鉛外洩
轉換效率高、製造成本低，這些優勢讓鈣鈦礦太陽能成為備受矚目的新技術，不過與此同時，其中含有的有毒物質鉛也令人苦惱，不少團隊擔心太陽能板破裂後，下雨時鉛物質會從模組「傷口」流出，進而損害環境。
那如果說鉛不會外洩，鈣鈦礦的進展是否能踩油門？
近年來為了加快鈣鈦礦商業化進程，許多科學家都想研發出不含鉛、或是鉛含量較少的鈣鈦礦太陽能，但以轉換效率來說，含鉛鈣鈦礦太陽能仍略勝一籌。有鑑於此，日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）決定換一種角度來思考，就像在太陽能板貼上 OK 繃一樣，他們決定在電池封裝過程添加自修復（Self-healing）聚合物材料，讓電池表面傷口自行癒合，避免鉛外洩。
不過聚合物材料那麼多，哪種材料才能堵住有毒物質鉛、又能提高光電效益？團隊首先在電池封裝過程中添加不同聚合物，之後為了模擬戶外狂風暴雨等極端環境，他們先用球來模擬冰雹，把電池表面敲碎，再以酸性水來當作雨水，來看看最終哪個材料能有效防止鉛外洩。
▲ 飽受摧殘的鈣鈦礦太陽能電池。
團隊研究分析後，最後人造樹脂（Epoxy resins）勝出，不僅耐光、自癒性質佳，以鉛外洩量來看，人造樹酯也比其他材料還要低幾個數量級。
若是一般鈣鈦礦電池表面被敲碎，日曬雨淋狀態下鉛外洩可能性非常高，但是在該實驗中，人造樹脂聚合物即使受損也不要緊，曬一曬太陽加熱後部分又能恢復原狀，進而減少鉛外洩。
有鑑於人造樹脂的自癒特性，或許能成為未來太陽能封裝層首選材料，OIST 能源材料與表面科學助理教授戚亞冰（Yabing Qi）指出，人造樹脂固然是個強大的候選材料，不過或許還有其他可能性，隨著未來不斷推廣光電產業標準以及討論鉛外洩安全性，未來人們也能打造資料庫，一同研究哪個才是最佳的封裝材料。
不過解決鈣鈦礦電池含鉛、外洩等問題後，也不代表鈣鈦礦太陽能就能順順利利邁向大規模商業化，鈣鈦礦太陽能還有短命與不耐光、水等問題，雖然先前戚亞冰團隊已經研發出效率達 20.2%、壽命約 600 多小時的鈣鈦礦電池，然而一旦將尺寸從長寬 0.1 公釐擴大到 5 公分，轉換效率與壽命就會下降至 12% 與 515 小時。
顯然距離鈣鈦礦太陽能商業化並大規模發展，還是有一大段距離，不過根據 EnergyTrend 分析評論，鈣鈦礦電池已經在上月的上海新能源展會 SNEC 亮相，已是一大技術亮點與進步。
（首圖來源：OIST）