前瞻技術脈動：能源技術(202524)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年12月12日

圖、前瞻技術脈動：能源技術(202524)

有機半導體分子將改變太陽能收集方式
劍橋大學（University of Cambridge）研究團隊發現，有機半導體分子 P3TTM 具備獨特的自旋自由基特性，分子間未成對電子會展現類似 Mott-Hubbard 絕緣體行為，過去這樣的行為僅在無機金屬氧化物中被觀察到。當吸收光子後，電子能自發地在相鄰分子間跳躍，形成電荷分離並產生光電流。該分子因內含單一未成對電子，具備獨特磁性與電子特徵，當分子緊密堆疊時，未成對電子會交替排列，並在吸收光子後促使電子自發地躍遷至鄰近分子，產生正負電荷進而生成光電流。研究團隊製作的P3TTM薄膜太陽能電池展現了接近 100% 的電荷收集效率，突破了傳統有機光伏必須依賴雙材料界面進行電荷分離的限制。
參考資料：Organic semiconductor molecule set to transform solar energy harvesting. TechXplore, 2025/10/1

科學家開發出全球首款可充電氫化物離子電池
中國科學院大連化學物理研究所的研究團隊，開發出新型「核–殼結構」氫化物離子電解質，成功組裝出可充電氫化物離子電池原型。團隊採用異質結構的設計，合成出新型複合氫化物3CeH3@BaH2，利用CeH3的高氫化物離子導電性與 BaH2 的穩定性，使其實現快速離子傳導，並具備高熱與電化學穩定性。研究團隊進一步研發出全固態氫化物離子原型電池，其初始放電容量達984 mAh/g，經20次充放電循環後，容量仍保持402 mAh/g。此技術以氫作為電荷載體，避免了枝晶的形成，為安全、高效、可持續的能量儲存開闢了新途徑。
參考資料：Scientists Develop the World’s First Rechargeable Hydride Ion Battery. SciTechDaily, 2025/10/1

簡單的公式可以指導更快充電、更持久的電池的設計
鋰離子電池的能量密度與充電速度，取決於鋰離子如何從電解液插入電極，但傳統 Butler-Volmer 模型無法合理解釋實驗測得的反應速率差異。麻省理工學院（MIT）研究人員透過短脈衝電壓技術，對50多種常用材料（如 NMC、LiCoO₂）進行測試，發現實際速率比傳統理論預測低得多，且與材料和介面密切相關。他們提出的「耦合離子-電子轉移」（CIET）模型認為，鋰離子插入時必須同時伴隨電子轉移至電極，這一同步過程能顯著降低反應能障，從而影響電池的功率輸出與充電速率。
參考資料：Simple formula could guide the design of faster-charging, longer-lasting batteries. TechXplore, 2025/10/2

這種超薄太陽能技術可以為從手機到摩天大樓的一切供電
瑞典查爾默斯科技大學（Chalmers University of Technology）的研究團隊成功破解了一種太陽能材料的結構，這項突破可望推動更高效、超薄的太陽能技術。研究聚焦於福馬胺鉛碘化物（FAPbI3），這是鹵化物鈣鈦礦家族中的一個優秀材料，具備出色的光電性能，但穩定性差限制了其應用。透過機器學習和高級模擬技術，團隊揭示了該材料在低溫下的結構，並解答了長期困擾科學家的關鍵問題，有助於未來精確設計和控制該材料，進一步提升太陽能電池的效率與穩定性。（960字；圖1）
參考資料：This ultra-thin solar tech could power everything from phones to skyscrapers. ScienceDaily, 2025/10/2

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