自癒材料堵住鈣鈦礦太陽能「傷口」,日曬雨淋免擔心有毒物鉛外洩

發佈日期: 2019 年 06 月 19 日 15:00 | 作者: | 分類: 產業資訊

轉換效率高、製造成本低,這些優勢讓鈣鈦礦太陽能成為備受矚目的新技術,不過與此同時,其中含有的有毒物質鉛也令人苦惱,不少團隊擔心太陽能板破裂後,下雨時鉛物質會從模組「傷口」流出,進而損害環境。

那如果說鉛不會外洩,鈣鈦礦的進展是否能踩油門?

近年來為了加快鈣鈦礦商業化進程,許多科學家都想研發出不含鉛、或是鉛含量較少的鈣鈦礦太陽能,但以轉換效率來說,含鉛鈣鈦礦太陽能仍略勝一籌。有鑑於此,日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)決定換一種角度來思考,就像在太陽能板貼上 OK 繃一樣,他們決定在電池封裝過程添加自修復(Self-healing)聚合物材料,讓電池表面傷口自行癒合,避免鉛外洩。

不過聚合物材料那麼多,哪種材料才能堵住有毒物質鉛、又能提高光電效益?團隊首先在電池封裝過程中添加不同聚合物,之後為了模擬戶外狂風暴雨等極端環境,他們先用球來模擬冰雹,把電池表面敲碎,再以酸性水來當作雨水,來看看最終哪個材料能有效防止鉛外洩。

飽受摧殘的鈣鈦礦太陽能電池。

團隊研究分析後,最後人造樹脂(Epoxy resins)勝出,不僅耐光、自癒性質佳,以鉛外洩量來看,人造樹酯也比其他材料還要低幾個數量級。

若是一般鈣鈦礦電池表面被敲碎,日曬雨淋狀態下鉛外洩可能性非常高,但是在該實驗中,人造樹脂聚合物即使受損也不要緊,曬一曬太陽加熱後部分又能恢復原狀,進而減少鉛外洩。

有鑑於人造樹脂的自癒特性,或許能成為未來太陽能封裝層首選材料,OIST 能源材料與表面科學助理教授戚亞冰(Yabing Qi)指出,人造樹脂固然是個強大的候選材料,不過或許還有其他可能性,隨著未來不斷推廣光電產業標準以及討論鉛外洩安全性,未來人們也能打造資料庫,一同研究哪個才是最佳的封裝材料。

不過解決鈣鈦礦電池含鉛、外洩等問題後,也不代表鈣鈦礦太陽能就能順順利利邁向大規模商業化,鈣鈦礦太陽能還有短命與不耐光、水等問題,雖然先前戚亞冰團隊已經研發出效率達 20.2%、壽命約 600 多小時的鈣鈦礦電池,然而一旦將尺寸從長寬 0.1 公釐擴大到 5 公分,轉換效率與壽命就會下降至 12% 與 515 小時。

顯然距離鈣鈦礦太陽能商業化並大規模發展,還是有一大段距離,不過根據 EnergyTrend 分析評論,鈣鈦礦電池已經在上月的上海新能源展會 SNEC 亮相,已是一大技術亮點與進步。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:OIST

延伸閱讀:

announcements 線上投稿     mail 列印
Share