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「鈦」優秀!成大開發新型態「鈣鈦礦太陽能電池」轉換效率大於20% 獲創新研究優等獎

2018/05/24 | 採訪撰文/李茗家 點閱人次: 276

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成大研發鈣鈦礦太陽能電池
圖片提供/成大光電科學與工程學系陳昭宇教授

面對再生能源市場及技術快速發展的情況下,太陽能電池一直是各國科學家關注的科技。

太陽能電池種類百百款,包括單晶矽太陽電池、多晶矽太陽電池、非晶矽太陽電池、CdTe薄膜電池、CIGS薄膜電池、染料敏化薄膜電池、有機材料電池、鈣鈦礦太陽能電池等。其中鈣鈦礦太陽能電池之轉換效率,自2009年研發以來,短短數年從3.8%提升至22.7%,令人更加期望它的未來性。

值得注意的是,就在今年(2018)初,由成功大學光電科學與工程學系陳昭宇教授研究團隊所開發的新型態「鈣鈦礦太陽能電池」材料,榮獲台灣綜合大學系統(成大、中山、中興、中正4校聯合)「年輕學者創新研究成果選拔」優等獎!


太陽能電池新星:鈣鈦礦

根據研究報告指出,鈣鈦礦太陽能電池是一種金屬有機化合物晶體,主要成分為鈦酸鈣(CaTiO3),因為其結構特性,讓它具備許多特殊的性質如吸光性及催化性等。而這項材料源自於2009年日本學者將鈣鈦礦當作吸光層,應用於染料敏化太陽能電池,惟效率僅有3.8%。

直到2012年,英國及瑞士研究團隊分別將電池效率提升到9.8%及10.9%時,全球才開始興起研究風潮。在太陽能電池領域研究長達十幾年的陳昭宇教授,也在同時期開始研究鈣鈦礦,是國內最早投入的學者之一,擁有不少實績及專利。陳教授表示,「鈣鈦礦不算是一種新的材料,原先用在發光元件上,因為具備良好的光學特性及膜面很薄(500 nm)而受到青睞。」再加上可利用溶液製程技術,其製程相對簡單、可低溫製作且耗能低等優點,故製作成本相對較低,可使產品更具競爭力。

經過測試,研究團隊所開發的鈣鈦礦太陽能電池,在太陽光譜AM 1.5G標準(量測太陽能電池之光電轉換表現的環境標準)之入射光源照射下,電池的光電轉換效率大於20%,接近全球認證的最高效率22.7%;而在室內光源下,光電轉換效率更是接近30%,另外最特別的是在低光源下仍有發電性,可使未來產品應用範圍更廣。

由於鈣鈦礦太陽能電池技術的發展歷程不過5、6年,算是很新穎的科技,正處於起飛的階段,陳教授認為,還有許多課題可以去做研究,像是增加穩定性、放大電池面積等等,皆有待研究數據來印證及支持,我們期待這樣新技術若能儘早商業化,將有助於太陽光電技術開創一個新世代。


關鍵字:太陽能,鈣鈦礦,電池,成大

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