鈣鈦礦太陽能又有新進展,新電池運作 800 小時不衰退

發佈日期: 2018 年 10 月 04 日 10:32 | 作者: | 分類: 產業資訊

目前太陽能是最有可能與化石燃料一較競爭的綠能技術,但若要讓太陽光電在發電占比完勝傳統電廠,該技術成本效益比還要再提高,而近期日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)透過新技術,不僅簡化鈣鈦礦太陽能製程,電池運作 800 小時後也無明顯衰退,除了讓鈣鈦礦太陽能朝商業化更進一步,也有助於提升太陽能競爭力。

鈣鈦礦發展潛力之高已是眾所皆知的事,自 19 世紀時人們在俄羅斯烏拉爾山脈發現鈣鈦礦礦物後,日本橫濱東南大學教授宮坂力(Tsutomu Miyasaka)團隊 2009 年率先將鈣鈦礦用於太陽能技術,其光轉換效率也在短短 9 年間從 3.8% 上升到 23.3%,OIST 團隊認為,其他技術都是經過 30 年的磨練才達到如今的水準,而團隊研發的新型技術將可讓鈣鈦礦轉換效率與傳統矽晶太陽能相當,更有望降低太陽能成本。

OIST 能源材料與表面科學助理教授戚亞冰(Yabing Qi)指出,若要將鈣鈦礦太陽能跨越商業化門檻,得滿足低成本、高效率、壽命長「黃金三角」元素。因此為了清除鈣鈦礦電池邁向商業化道路的障礙,研究人員透過在透明導電基板上覆塗鈣鈦礦薄膜,大幅增強太陽能板的光吸收。

根據團隊在《Nature Communications》發表的研究,OIST 團隊利用氣固反應造鈣鈦礦電池,在基板覆塗一層添加少量氯離子和甲胺的三碘化氫鉛(hydrogen lead triiodide),讓團隊可標準化面板,研發出容易大規模製造的太陽能製程。

研究實驗也指出,1 微米厚的活性鈣鈦礦層能有效提升電池穩定性。戚亞冰表示,電池在運作 800 小時後也幾乎沒有變化,較厚的塗層不僅能提高太陽能電池穩定性,還可進一步簡化製程與降低成本。

同一團隊的中國陝西師範大學博士劉生忠(Shengzhong Liu)也補充,光吸收層較厚也有利於太陽能製造業標準化製造過程,這也是大規模製造太陽能的重點之一。

圖片來源:OIST

目前研究團隊已打造全新的鈣鈦礦太陽能電池,尺寸更從 0.1 平方公釐擴大到 5 平方公分,雖然尺寸擴大讓光轉換效率從 19.1% 下降到 15.3%,但團隊表示他們正致力於最佳化製程,並相信這一技術能在幾年內走出實驗室。

現在越來越多科學團隊看好鈣鈦礦電池的潛力,紛紛絞盡腦汁想成為第一個讓鈣鈦礦達到商業化的團隊,日前英國也研發出大尺寸鈣鈦礦太陽能板,雖然該面板光轉換效率不高、但可穩定運作一年以上,若該研究有成,也將有助於未來工業用與大規模太陽能發展。

(首圖來源:zak zak via Flickr CC BY 2.0。文/DaisyChuang)

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