以新穎兩步法製備無鉛鈣鈦礦太陽能電池研究
傳統鉛鈣鈦礦電池可以由兩步法來製備鈣鈦礦主動層，其關鍵的第二步驟是由異丙醇(IPA)作為溶劑來達成，然而在錫鈣鈦礦的製備中，由於IPA會將錫鈣鈦礦腐蝕，因此錫鈣鈦礦太陽能電池都是由一步法來完成。本研究是世界上第一個用兩步法來製備錫鈣鈦礦太陽能電池的例子。我們成功開發出混溶劑，以IPA混六氟異丙醇(HFP)以及氯苯(CB)在5:5:2的比例下做為第二步的溶劑，在回火70度C條件下可以長出均勻的錫鈣鈦礦薄膜。其中在第一步驟中，我們加入添加劑EDAP2，這可以抑制二價錫氧化成四價錫，而使得元件的整體效能從5%提升至7%，且元件穩定性大為提升，在手套箱中可以維持4000小時而不衰退，未來這個方法可以在第一步驟中改變混參陽離子的比例、添加劑的種類，而在第二步驟改變陰離子的種類而廣泛應用到商業化的製程。
Saeed Shahbazi, Meng-Yu Li, Amir Fathi and Eric Wei-Guang Diau*, “Realizing a Cosolvent System for Stable Tin-Based Perovskite Solar Cells Using a Two-Step Deposition Approach”, ACS Energy Lett. 5, 2508 (2020).
超快瞬態吸收顯微鏡技術研究鈣鈦礦動力學
鈣鈦礦薄膜在不同區域之載子複合動力學可以利用時間解析超快瞬態吸收顯微鏡(TAM)技術來研究。在本研究中我們開發出擬合電子掃描顯微(SEM)成像與TAM成像的技術，藉由TAM解析出載子緩解動力行為，從而了解在鈦礦薄膜上不同晶體的電荷再結合動力學。我們在本實驗中發現，鈣鈦礦晶體其邊緣的載子複合速率比晶體內部的速率來的慢，而且晶體小於500 nm其載子複合速率呈現晶體越小越慢的現象。我們的結果顯示出鈣鈦礦薄膜上的載子複合動力行為呈現兩個速率分布，其中較快的分布對應於自由的載子，較慢的分布對應於受限的載子，而較多自由的載子在晶體的中心位置導致較快的載子複合。
Amir Fathi, Efat Jokar, Yuan-Pern Lee and Eric Wei-Guang Diau*, “A Direct Mapping Approach to Understand Carrier Relaxation Dynamics in Varied Regions of a Polycrystalline Perovskite Film”, Angew. Chem. Int. Ed. 59, 19001 (2020).