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科技大突破—太陽能電池不再貴不可攀

2014/02/05 經濟部能源局 點閱人次: 369

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整理/張心紜 圖片提供/ Henry Snaith

太陽能如果想和化石燃料競爭,
就需要更便宜高效的材料做「幫手」,
現在,一種新的材料在實驗室裡創造了奇蹟。

過去4 年來, 一種製作太陽能電池的新興材料─鈣鈦礦(perovskites)逐漸嶄露頭角,它便宜又容易生產的特性,吸引世界各國競相投入研發,2013年, 鈣鈦礦太陽能電池被《科學》(Science)期刊評選為年度10 大科學突破,而致力於研究此項技術的英國牛津大學物理學家Henry Snaith,則獲得了《自然》期刊2013 年度10 大人物的肯定。

在最近的研究中,科學家們又有了新的發現:鈣鈦礦太陽能電池有望將所吸收光能的一半直接轉化為電力,超越目前市面上太陽能電池的2 倍。

儘管以賓州大學(University of Pennsylvania) 能源創新研究中心(Penn Center for Energy Innovation) 副主任Andrew Rappe 為首的研究團隊尚未展示這種高效太陽能電池的實體,卻已有越來越多的證據顯示,擁有獨特晶體結構的鈣鈦礦即將改變太陽能產業的面貌。

現今市場上絕大多數的太陽能電池以矽及碲化鎘為材料,歷時超過10 年才達到17%至25%的轉換效率,而鈣鈦礦卻在短短4 年內迎頭趕上,它如此迅速地取得成功,連見多了曇花一現的科技泡沬、對新材料傾向保守的研究人員也刮目相看。

Andrew Rappe 表示,以鈣鈦礦為原料製造的新型太陽能電池轉化效率可達50%,是傳統的2倍,因此僅需1/2 的電池即可提供相同的電力,如此一來,除了省下太陽能板的支出外,更將大幅降低目前太陽能項目中開銷最大的安裝成本。

此外,與矽及碲化鎘不同的是,這種新材料不但能對可見光做出很好的反應,還不需要電場來產生電流,不但減少了所需材料的數量,產生的電壓也更高,從而增加了能量產出。研究人員更進一步指出,新材料只要稍作修改即能有效將不同波長的太陽光轉成電力,科學家們可藉此製造出多層太陽能電池,每層負責吸收太陽光譜中的某個特定頻率,進而顯著提高能效。

雖然鈣鈦礦具備了諸多優點,部分專家們卻認為Andrew Rappe團隊要製造出可用的太陽能電池還有很長的一段路要走,穩定性不足與產生的電流過低,是首先必須克服的兩道難題。

註: 太陽能電池的轉換效率是指太陽能電池將太陽光轉換成電力的效率。


關鍵字:鈣鈦礦,太陽能電池

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