新型太陽能電池開創新機遇

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香港城市大學(城大)科學家領導的一項開創性研究,研發出迄今效能最高的全無機倒置鈣鈦礦太陽能電池。這項新發明有助以具成本效益的方法,應對全球能源問題。

鈣鈦礦太陽能電池以金屬鹵化物鈣鈦礦材料製成,具有高效能、低生產成本的優點,因此在再生能源科技領域方面極具發展潛力。 

城大研究團隊花了一年時間研發的全無機倒置鈣鈦礦太陽能電池,最高效率紀錄為16.1%,認證效率則為15.6%。鈣鈦礦太陽能電池的高效能水平,大有潛力增加其穩定性及實用價值。 

這項研究成果已於國際著名科學期刊《自然通訊》發表,題為「路易斯鹼抑制非輻射複合高效率全無機鈣鈦礦太陽能電池」。

鈣鈦礦太陽能電池自10年前推出以來一直大有改進,其中混合有機與無機材料製成的太陽能電池,效能從2009年的3.8%提升至2019年的25.2%。不過,上述混合材料製成的電池有本質上的缺陷:在高溫下表現不穩定,且容易受濕度影響。

城大研究團隊選擇開發全無機鈣鈦礦太陽能電池,因其對熱和光的穩定性較高;而為應對其效能稍低的情況,團隊成功研發提升其效能的新技術。這項新技術包含一種名為「鈍化」的程序,是在製作薄膜時加入一種有機功能材料,以消除無機鈣鈦礦薄膜上的表面缺陷,從而提升效能及穩定性。

城大學務副校長兼化學及材料科學講座教授任廣禹教授說:「我們的研究顯示全無機倒置鈣鈦礦太陽能電池的效能可達到16.1%,但我們認為仍可以進一步提升。」 

未來如採用高效能的卷對卷製作技術,可製備半透明的柔性光伏器件。這樣,未來的鈣鈦礦太陽能電池板就有可能代替現有玻璃用於智能窗戶。

任教授談及新技術的前景時說:「未來的鈣鈦礦太陽能電池可以像印刷報紙般生產。」 

全無機鈣鈦礦太陽能電池的高效能以及在高溫下的穩定特性,令其極具市場競爭力。城大化學系助理教授及研究團隊成員朱宗龍博士說:「我們希望未來研發出新的太陽能電池,效能接近混合有機與無機材料的太陽能電池。」

此外,全無機倒置鈣鈦礦太陽能電池也適合製成疊層式電池。由於疊層式電池可對太陽的不同光譜作出反應,因此城大研究的太陽能電池有可能大幅提升能源轉換的效能。

任教授解釋說:「如果只用一種材料製作太陽能系統,就只能吸收有限的太陽光譜作能源轉換。」通過改進太陽能電池的材料和界面以吸收更多光譜,鈣鈦礦太陽能電池未來的能源轉換效能預計可提升至高於30%。

任教授、朱博士及華南理工大學葉軒立教授是上述論文的通訊作者。城大化學系博士生王晶與博士後研究員張傑博士是論文的第一作者。其他共同作者包括華南理工大學薛啟帆博士周穎芝、美國華盛頓大學李曉松教授劉弘斌博士,以及國立臺灣大學闕居振教授。


編輯注意:

檔案名稱:Photo_1.jpg 
圖片說明:研究團隊部分成員:(右起)任廣禹教授、王晶和朱宗龍博士。

檔案名稱:Photo_2.jpg
影片說明:團隊研發的全無機倒置鈣鈦礦太陽能電池,效能迄今最高。

新聞界查詢:城大傳訊及公關處鄭誼群(電話:3442 6805或9201 8895)

 

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