兼具低成本、穩定性高優勢,英國研發大尺寸鈣鈦礦太陽能電池

發佈日期: 2018 年 10 月 03 日 16:48 | 作者: | 分類: 產業資訊

目前大多科學家都想要研發出小型且輕便的太陽能板,希望可擴大太陽能的應用範圍,但英國斯旺西大學反其道而行,日前開發出新型「超大尺寸」鈣鈦礦太陽能板,其電池尺寸與 A4 紙相當,模組有效面積(Active Area)高達 198 平方公分,更解決易衰退穩定性低問題、能有效穩定運作一年以上,將有助於未來工業用與大規模太陽能發展。

小型太陽能板可用於穿戴式感測器或是結合衣服、紡織品,而大型太陽能板也有其市場,能應用在屋頂太陽能、大樓外牆與公用事業太陽能,基本上為太陽能系統的老本行。而雖然現今大範圍太陽能系統以矽晶電池技術為主,不過斯旺西大學採用的新型鈣鈦礦太陽能電池將有望超越矽晶電池如今的地位。

鈣鈦礦太陽能電池發展潛力高,經數次改良其轉換效率已從 2009 年的 3.8% 成長至可媲美傳統的矽太陽能的 22% 以上,且鈣鈦礦太陽能電池優點相當多,具有低成本與易製造優點,更可製成薄膜或是可撓式太陽能板。

但該技術仍有許多挑戰需要克服,像是鈣鈦礦電池含有毒金屬「鉛」以及遇熱、水易降解等難題,種種因素也造成鈣鈦礦電池穩定性比傳統矽晶太陽能差,如果該技術能跨越眾多不利因素,未來將擁有無限可能。

因此為擴大鈣鈦跨電池的發展,斯旺西大學首先解決鈣鈦礦容易衰退的難題,研發出碳-鈣鈦礦太陽能電池(C-PSC),其頂層由二氧化鈦、氧化鋯、碳製成,雖然轉換效率只有 6% 左右,但碳-鈣鈦礦太陽能電池可穩定運作一年以上。

之後團隊再藉由該技術進一步打造 A4 大小的太陽能電池,乍看之下這好像也沒什麼特別的,但是若製成模組,其有效面積可高達 198 平方公分,團隊也最佳化印刷過程,讓太陽能材料可與玻璃基板上的圖案精準對齊,這些突破都是太陽能大規模製造所需要的關鍵。

根據團隊在《Advanced Materials Technologies》發表的研究,新型鈣鈦礦轉換效率為 6.3%,若在室內進行測試(照度約 200 lux)轉換效率可提升至 11%,在超市(1000 lux)則可高達 18%,顯示該太陽能板可為室內小型設備供電。

團隊下一步將持續提升電池的光轉換面積與發電量,斯旺西大學 SPECIFIC 創新與知識中心 Francesca De Rossi 博士表示,即使擴大電池尺寸,新型鈣鈦礦太陽能表現仍良好,這項發現也將有助於工業設備採用鈣鈦礦電池,讓該技術朝商業化邁進。

(首圖來源:斯旺西大學。文/DaisyChuang)

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