【第五屆鈣鈦礦論壇】臺灣奠基平面結構太陽能電池 中研院郭宗枋：效率突破源自十年堅持

逐步累積的失敗與實驗，成就 30% 效率與產業化潛力

在第五屆鈣鈦礦論壇上午場，中研院郭宗枋研究員以「有機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池之 p-i-n 結構與 NiOx 電極介面層開發 (The initial development of p-i-n configuration and Niox electrode interlayer in organolead halide perovskite solar cells)」為題發表專題演講。他回顧臺灣自 2009 年以來的研究脈絡，並指出當前全球廣泛使用的平面 p-i-n 結構，其源頭正是由臺灣團隊率先開創與推動。郭宗枋強調，技術的突破並非偶然，而是經歷無數次嘗試、失敗與調整後的累積成果。

中研院郭宗枋研究員以「有機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池之 p-i-n 結構與 NiOx 電極介面層開發 (The initial development of p-i-n configuration and Niox electrode interlayer in organolead halide perovskite solar cells)」為題發表

平面結構的起源與臺灣角色

郭宗枋表示，早期學界普遍認為多孔結構（mesoporous）才能達成高效率，而 p-i-n 平面結構因穩定性不足而不被看好。然而，臺灣研究團隊透過材料改良與製程優化，使平面結構的效率逐漸追趕並超越 n-i-p 架構。他指出：「今天大家所熟知的平面結構，正是來自臺灣率先提出的工作。」其中，成功大學與中研院研究人員的努力，更讓臺灣在這一領域具備國際領先地位。

他回憶 2012 年參加研討會的經歷，首次聽到波茨坦團隊提出的新方法，便立即將概念導入實驗，並在短短數週內獲得初步結果。雖然早期元件效率僅約 1.6%，且膜層品質粗糙，但這樣的嘗試證明了平面結構的可行性，為後續大幅提升效率奠定基礎。

技術挑戰與實驗歷程

在演講中，郭宗枋多次強調「失敗是研究的一部分」。他分享過往在調整旋塗轉速、控制膜層厚度與測試添加劑的過程中，雖多次遭遇挫折，但每一次失敗都累積為下一次成功的關鍵經驗。例如，當膜層僅有 30 奈米厚時，雖效率不高，但已顯示其具備可擴展性；隨後透過不同溶劑與界面處理，元件效率逐步提升至 10% 以上。

他也提及投稿與專利的經驗，坦言因過早發表，導致臺灣成果未能及時申請國際專利。「這是一個重要的教訓，提醒我們在推動學術突破時，也必須兼顧智財規劃。」

從研究到應用的展望

郭宗枋指出，目前團隊已能在 0.98 × 0.98 公分至 2.98 × 2.98 公分的串接元件測試中，維持約 30% 的疊層效率，顯示技術不僅止於實驗室，更具備產業化潛力。他強調，未來挑戰將聚焦於多層疊接結構與模組化技術，包括基板表面處理、連結層與保護層的優化，這些皆是邁向商業化不可或缺的環節。

「我們希望在下一階段能實現疊層元件效率突破 30%，模組效率達到 28% 以上。」郭宗枋指出，臺灣若能善用現有矽光伏供應鏈優勢，結合鈣鈦礦上層電池，將能在國際能源市場中持續鞏固競爭力。

延伸意涵

本場演講不僅呈現臺灣在鈣鈦礦p-i-n結構領域的貢獻，更突顯學術研究與產業應用的緊密連動。臺灣研究團隊透過十餘年的持續投入，已將p-i-n結構從「不被看好」推向「全球主流」，並為下一階段的疊層電池與模組量產鋪路。這一過程顯示，跨領域整合、產學合作以及持續創新的研發精神，正是臺灣能在新世代太陽能技術中保持領先的關鍵。

結語

郭宗枋的演講揭示了臺灣從技術萌芽到國際引領的完整歷程，透過實驗堅持與團隊合作，證明平面結構具備高效率與高穩定性的雙重優勢。這不僅為臺灣能源科技寫下新頁，也為全球太陽能產業提供了可借鏡的發展藍圖。