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PIDA:鈣鈦礦太陽電池已接近商業運轉
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2019年11月21日 星期四

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光電協進會(PIDA)日前指出,現今九成以上的太陽電池都是由矽元素組成,但是以矽為主的太陽電池的轉換效率一直無法再提升,而且矽晶太陽電池通常體積大且笨重,難以商業模式運轉發電。而新興的鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cell,PSC)不但重量輕,並可應用於大面積發電。近年來全球各研究機構努力研發,已大幅提高轉換效率,接近可商業運轉的程度。

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PIDA表示,鈣鈦礦受到矚目的最大理由是很高的轉換效率,因為它具有1.55~1.6 eV的能隙,可吸收較多的800nm可見光,因此光吸收係數高,而且可以變薄。

PSC最初是於2006~2009年桐蔭橫濱大學的宮?力教授開始做研發,其最初的轉換效率很低到只有3.8%。最近幾年透過結合電洞傳輸的全固態型材料,持續提升轉換效率。根據美國再生能源研究機構(NREL)的調查,鈣鈦礦的轉換效率在2013年後,快速向上提升。2017年夏天KRICT/UNIST(韓國國立蔚山科學技術研究院)的研究團隊研發出達到22.1%的全球最高轉換效率,在同年(2017)秋天KRICT又達到了22.7%。

另一方面,2018年中國大陸的學界也有成果公布,ISCAS(中國科學院)做到最高轉換效率23.3%,並在2019年1月又達到了23.7%,更新了世界記錄。

據NREL的表示,在2019年4月發表,KRICT(韓國化學研究院)與麻省理工學院(MIT)研究團隊已達到24.2%全球記錄,韓國業界再次獲得PSC的世界最高效率。在2019年8月韓國化學研究院與MIT研究團隊再度發表研究成果,讓PSC達到25.2%的轉換效率,再度刷新了鈣鈦礦的世界記錄。

歷來PSC轉換效率。

除了提高轉化效率之外,PIDA也指出,研究方向更著眼在開發長壽命和大面積的商業化產品。透過材料的組成與沉積製程的獨創性,許多研究機構所發表的報告指出,可達到數千到一萬小時的穩定發電。

至於朝大面積方向,歐洲薄膜太陽光電研究開發聯盟Solance(荷蘭)開發了可以按比例放大的新型鍍膜製程,使用144平方公分(開口面積)模組,轉換效率達到13.8%。東芝玻璃基板模組(780.84cm2)的效率為13.2%;薄膜基板模組(703cm2)的效率為11.9%。

PIDA表示,雖然目前太陽能電池應用市場仍以矽晶太陽能電池為主,但可撓式的PSC太陽能電池具有成本低、可撓、便於攜帶等優點,仍有市場區隔方面的發展機會;不過相對於矽晶太陽能電池來說,PSC的穩定性及壽命還有待考驗。

從光電轉換效率的角度來看,使用鈣鈦礦太陽電池同時具有製程簡易成本低的優點,且效率亦可與矽晶太陽能池比擬,因此目前仍是全球研究機構的發展目標,值得台灣太陽光電業界注目。

關鍵字: 再生能源  太陽能  PIDA 
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