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台大開發鈣鈦礦太陽能電池模組 突破製程瓶頸

2021-03-19 12:36中央社 記者陳至中台北19日電
太陽能電池
  • 電池模組
  • 再生能源

台大凝態科學研究中心教授王立義和美國團隊合作,成功開發一種嶄新合成途徑,可突破傳統製程瓶頸,製造高品質、高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池元件模組,登上國際期刊「焦耳」。

研究團隊指出,近年科技發展,鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率急遽升高,成為備受期待的新興再生能源技術。然而要實現大規模的商業化,仍需開發出大面積電池模組的製造技術,並解決材料不穩定的問題。

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傳統製程的一個瓶頸,在於為形成高緻密且均勻的鈣鈦礦薄膜,必須在幾秒鐘內精準地控制製程沉積時間,增加了加工難度。

王立義與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室奈米技術中心研究員合作,在鈣鈦礦前驅溶液內,引入一種常用於純化天然氣的穩定性無色液體環丁碸(sulfolane)做為添加劑。

實驗證實,增加上述添加劑後,可有效控制鈣鈦礦的結晶行為,大幅延長製程的「可加工時間」,從9秒增加到90秒,進而有較彈性的操作空間。

研究團隊進一步利用浸漬方法(dipping process),製造出大面積的高質量鈣鈦礦薄膜,成功展示兩種不同面積的高轉換效能電池模組,電池效率達16%以上,且具優異的操作穩定性,在恆溫、恆定照明條件下持續運作250小時,仍能保留約9成的初始光電轉換效能。

論文第一作者、台大材料所博士生黃信祥指出,新的模組有3項優勢,包括方法簡易、成本低廉,且相容於現有製程。上述研究今天正式發表於科學期刊「焦耳(Joule)」,獲得國際學術界重視。

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