中國科學院高能物理研究所參與的團隊提出一種以普魯士藍為核心的調控策略，目標不是單純再刷一次效率數字，而是同時干預薄膜結晶與運轉中的離子遷移。
公開介紹於2026年9月24日發布；同日刊於《Science》的論文顯示，小面積元件效率達26.9%，6×6公分微型模組為23.4%，30×30公分鈣鈦礦子模組認證效率為22.9%。
但這些成績仍屬特定面積、特定結構下的實驗與認證結果，不能直接等同商業化模組的長期發電、壽命或成本優勢。
鈣鈦礦太陽能電池最常見的誤解之一，是「實驗室效率已經很高，離量產應該只差工廠放大」。實際上，從小面積元件走向大面積模組，問題往往不是同一套配方能不能複製，而是材料在成膜與工作兩個階段，會同時暴露出不同層次的不穩定：前者帶來結晶缺陷與內部應變，後者則引發離子遷移、電子不均勻與性能衰退。面積越大，這些問題越難靠局部優化掩蓋。
中國科學院9月24日發布的研究介紹，正是沿著這條技術瓶頸展開。由中國科學院高能物理研究所參與的合作團隊，嘗試把許多人更熟悉的藍色顏料「普魯士藍」，變成鈣鈦礦光伏中的材料調控工具。根據同日見刊的《Science》論文，研究團隊提出的普魯士藍策略，不只介入薄膜形成時的結晶路徑，也試圖在器件運行時抑制離子重新分布。這也是它值得關注之處：它不是只對準單一缺陷，而是希望把製造問題與使用問題放在同一個材料框架下處理。
從顏料到材料骨架：普魯士藍能做什麼
普魯士藍原本以顏色聞名，但在材料科學裡，它更重要的特性是具有穩定、開放且可容納離子的框架結構。研究團隊利用的，正是這種不是「染色」而是「搭架子」的能力。對鈣鈦礦太陽能電池來說，理想薄膜需要在短時間內形成方向較一致、缺陷較少、應變較小的晶體；一旦成膜過程失控，就容易留下晶界、殘餘應變與無法有效發光發電的相態，之後再靠界面修補，往往只能補一部分。
中國科學院的介紹指出，團隊藉由原位掠入射廣角X光散射等同步輻射量測，觀察到普魯士藍框架會改變鈣鈦礦薄膜的成核方式，把原本較無序的均相成核，導向更有秩序的異相成核。這不只是實驗術語上的差別，實際含義是：晶體從一開始就在更可控的條件下長出來，較有機會減少不利相、降低拉伸應變，並形成較佳取向。若把鈣鈦礦想成一層必須大面積鋪平、又不能有太多暗傷的功能膜，這一步等於先把地基整平，而不是等房子蓋歪後再補牆。
真正難的是運轉時：為何離子遷移會拖累大面積化
即使薄膜一開始做得不錯，鈣鈦礦器件在光照、熱與電場共同作用下，內部離子仍可能移動。這類離子遷移會改變局部組成、擾動能帶分布，也會讓原本已被控制住的缺陷重新活化，進一步造成效率下降、輸出不穩與壽命縮短。小面積元件有時還能靠較短傳輸路徑與較均勻製程維持高表現，但面積一放大，薄膜不均勻、邊界效應與串聯設計就會把這些問題放大。
這也是為什麼鈣鈦礦領域常出現一個看似矛盾的現象：單一小元件效率可以逼近甚至追上頂尖水準，但模組一大，數字就明顯下來。不是因為放大只是在面積上乘法，而是因為放大同時提高了對材料一致性與運行穩定性的要求。此次研究中，普魯士藍被描述為具有剛性開放框架，能在器件工作時容納並固定可移動陽離子，減少A位陽離子重新分布造成的電子不均勻。換句話說，它的角色不只是成膜助劑，也被設計成一種在運轉中仍持續發揮作用的「交通管理員」。
論文摘要還提到，其鐵氰化物網路可介入特定缺陷狀態的轉化。這類機制若成立，意義在於它不只是被動阻擋離子，而是同時處理缺陷演化與離子動態之間的連動關係。對鈣鈦礦來說，這比單點壓制某一種缺陷更接近實際應用場景，因為器件衰退通常不是單一原因造成，而是一連串結構與電性變化彼此放大的結果。
26.9%、23.4%、22.9%各代表什麼，不能代表什麼
這項研究最容易被外界直接引用的，是三組效率數字：小面積元件26.9%，6×6公分微型模組23.4%，30×30公分鈣鈦礦子模組認證效率22.9%。這三個數字的重要性，在於它們呈現出從單元件到較大尺寸模組的延展性，而不是只停留在極小面積的「冠軍電池」。尤其30×30公分子模組達到認證效率，意味成果至少跨過了第三方驗證這一關，而非單純研究團隊自報數據。
但這裡也正是最需要降溫解讀的地方。第一，小面積元件、微型模組與子模組之間，面積、結構設計、量測口徑都不同，不能把它們當成同一種產品橫向比較。第二，認證效率反映的是特定樣品在特定測試條件下的光電轉換表現，不等於長期戶外發電量，也不自動推導出商業系統端的度電成本。第三，即使論文摘要提到加速老化與5個月戶外測試表現，這仍屬研究條件下的驗證，距離大規模量產所需的一致性、封裝可靠性、製程良率與供應鏈成本，還有明確門檻要跨。
因此，這項成果真正回答的不是「鈣鈦礦已經可以全面取代矽」，而是「能不能用同一套材料設計，縮小高效率與大面積穩定性之間的落差」。從現階段資料看，它在這個問題上提供了一個有力的新方案，但尚不足以單獨證明商業化勝負已定。
對產業的意義，不在一句「突破」而在方法是否可複製
近年鈣鈦礦光伏研究的一條主線，是把高效率從「實驗室最好的一片」變成「可重複製造的一批」。無論是添加劑、界面層、晶種、封裝，最後都得回到兩個問題：製程是否容忍尺度放大後的波動，以及材料是否能在長時間運轉中維持結構穩定。這次普魯士藍策略之所以受到注意，在於它把結晶調控與離子管理連成一體，某種程度上回應了產業最頭痛的「前段製造、後段使用」分裂問題。
不過，方法是否可複製，仍需更多同口徑驗證。例如，不同器件結構是否同樣適用、材料添加後是否會增加製程複雜度、與現有塗布和模組串聯工藝的相容性如何、在更長週期的熱濕與光照條件下是否維持優勢，這些都還是後續判斷關鍵。對設備商、材料商與模組廠而言，研究上的有效並不自動轉化成量產上的經濟有效，特別是當新材料需要帶來額外質控與製程窗口時，工業端考量往往更嚴格。
這也意味著，讀者看到「普魯士藍進入太陽能電池」時，最值得記住的不是它的顏色有多特別，而是研究者正在把一種有離子通道與氧化還原特性的框架材料，當成同時處理結晶與運轉穩定性的工具。若後續更多團隊能在相近口徑下重現結果，並證明它在更長期、更大面積條件下仍有效，這條路才可能從漂亮論文，走向真正可部署的鈣鈦礦技術。現在它改變的是研究者處理問題的方式；至於它能否改變商業化時間表，答案仍要留給下一輪驗證。