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日本研發無機鈣鈦礦太陽能電池,解決電池遇熱衰退難題
2018-05-04
 
日本沖繩科技技術大學院(OIST)近日成功研發新型無機鈣鈦礦電池,可望降低太陽光電成本與解決鈣鈦礦電池遇熱降解挑戰,並同時滿足高效率與穩定性等要求。
 
身為最受歡迎的綠能產業,太陽能產業競爭十分激烈,目前市占率最高的太陽光電為矽晶電池,但長江後浪推前浪,新興鈣鈦礦電池也正虎視眈眈盯著市占第一寶座,其光吸收效率高,成本也比矽晶電池還便宜,更可溶解在溶液中,再噴塗到基材上,如解決穩定性跟遇熱劣化等難題,未來將無可限量。
 
根據《Advanced Energy Materials》的研究,有別於以往有機鈣鈦礦電池,團隊研發的新型電池為無機電池,這是一項重大改變,因為有機材料通常不耐熱,遇熱容易衰退。
 
太陽能電池長時間日照曝曬後會變得非常燙,導致光轉換效率下降,因此材料熱安定性居太陽光電研發關鍵地位,研究人員則藉由無機代替有機材料,讓鈣鈦礦太陽能電池更加穩定。OIST 能源材料與表面科學部門 Zonghao Liu 表示,無機鈣鈦礦太陽能電池曝曬 300 小時之後,光電轉換效率(PCE)僅下降 8%。
 
不過全無機鈣鈦礦太陽能電池的光吸收效率比有機無機混成材料(organic-inorganic hybrid material)還要低,因此研究人員利用錳來提高電池性能,藉由錳改變材料晶體結構,並進一步提高光捕獲能力。Liu 表示,就像我們用鹽巴來提味,當團隊在電池添加錳時,可改變太陽能電池特性。
 
且為防止因熱度造成電池劣化,新型無機鈣鈦礦電極以碳取代舊有的黃金。與需要高溫與真空環境的黃金材料相比,這種電極很明顯更便宜跟易於生產,碳也可以直接印刷在太陽能電池上。
 
 
目前團隊仍持續研究該新型電池效率和耐用性,希望未來可將光電轉換效率從 6.14% 提升到商業化地步。有鑑於鈣鈦礦電池光電轉換效率已從 2009 年的 3.81%,提升至可與矽晶電池比擬的 22%,在如此短的時間內進步神速,這類電池應用與發展備受看好。
 
(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:OIST)
 
◎資料來源:科技新報

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