美研發超高速鈣鈦礦製程,一分鐘製出 12 公尺太陽能薄膜

發佈日期: 2020 年 11 月 27 日 16:10 | 作者: | 分類: 產業資訊

鈣鈦礦太陽能身具轉換效率高、製程相對簡易與環保優勢,但在實現規模商業化、更普及之前,得解決不穩定與加速製造速度等問題,以免跨不出「死亡之谷」,對此,史丹佛大學為加速鈣鈦礦電池發展,也研發出專用的「快速製造設備」,一分鐘就可以製造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜。

史丹佛大學博士後 Nick Rolston 表示,鈣鈦礦太陽能正站在商業化與失敗的交叉路口上,過去有好幾百萬的資金投入該技術,但如果可學家沒有在 3 年內突破電池穩定性困境,未來可能就會以失敗收場錢包逐漸見底。

鈣鈦礦太陽能電池是由便宜、豐富的碘、碳和鉛化學物質製成的晶體,可以在水中以近沸點的溫度下成長,與傳統需要 3 千度高溫精煉的矽晶太陽能電池相比,所需能源較少,且鈣鈦礦重量輕、又可以製成可撓模組,太陽能板設計能更加多樣,更何況轉換效率還達 25%。

只可惜這項技術距離跨出實驗室大門還要一段時間,目前轉換效率較高的鈣鈦礦太陽能電池,其實尺寸跟指甲差不多大,一旦擴大尺寸,電池就會產生缺陷與針孔(pinholes),效率大打折扣。

對此,團隊打算在實驗室製造出全新小型示範設備。團隊透過專利的快速噴塗電漿技術,以兩個噴嘴來造鈣鈦礦太陽能薄膜,首先先將化學溶液噴塗到底層玻璃上,再用另一個噴嘴釋放出高反應性的離子化氣體或電漿,Rolston 表示,傳統製程要烘烤鈣鈦礦溶液 30 分鐘,但電漿技術可以加速液態鈣鈦礦轉變成薄膜的速度。

團隊研究指出,新型的快速噴塗製程每分鐘能製造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜,比矽晶太陽能電池快上 4 倍,除此之外,製造成本也比較低,每平方英尺 0.25 美元,遠比矽晶太陽能的 2.5 美元還要便宜許多,其功率轉換效率也達 18%,放置 5 個月,轉換效率則降到 15.5%。

Rolston 表示,團隊希望這項技術能被廣泛地使用,雖然電漿處理系統聽起來非常 fancy,但其實我們可以用合理的價格在市場上購入。

目前矽晶太陽能每度電成本已降到 5 美分,為市面上最常見的太陽光電技術,但隨著科技日新月異,也有許多潛在技術在暗處冉冉發光,Rolston 認為,若能製造出 30 年不衰退的鈣鈦礦太陽能模組,就能將每度電成本降到 2 美分以下,為此團隊下一步是打造更好用的防潮封裝技術。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:史丹佛大學

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