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中研院以鈣鈦礦電池搭集熱管 同時利用太陽光與熱

中央研究院應用科學研究中心研究員朱治偉與團隊提出將新興材料鈣鈦礦太陽能電池做成半透明的薄膜,以太陽能電池搭配集熱管,充分利用太陽能。圖片來源:中央社

常見的太陽能發電材料單晶矽面板,在大太陽下溫度會較室溫高出約 50 °C ,致總發電效率降低 15 %。中研院團隊提出以鈣鈦礦太陽能電池搭配集熱管,同時利用太陽光能與熱能。

中央研究院應用科學研究中心研究員朱治偉接受「研之有物」刊物採訪時表示,目前太陽能發電市場上以單晶矽太陽能電池市占率最高。但這種太陽能發電系統有笨重、易碎,裝置架設完成就無辦法再任意移動的缺點,遭逢颱風時無法搬至安全處,地震時更可能受到嚴重損壞。

此外,單晶矽板在大太陽下溫度約會較室溫高出 50 °C ,導致總發電效率降低 15 %;在陰天也幾乎完全不發電,更無法在室內等低照度的環境使用。

新興的鈣鈦礦太陽能電池在實驗室的單片發電效率可達 25 .8%,幾乎跟實驗室發電效率 26 %單晶矽不相上下,雖然還在研發階段,但測試數據已讓學界與業界充滿期待。此外,鈣鈦礦材料可以做成薄膜,附著在軟性或曲面材料上,讓使用有更多不同可能性,更能抵抗重壓和劇烈震動。

中研院研究團隊提出將鈣鈦礦太陽能電池做成半透明的薄膜,以太陽能電池搭配集熱管,充分利用太陽能。鈣鈦礦太陽能電池能夠利用波長在 800 奈米以下的光發電;集熱管則可吸收波長在 800 奈米以上的光,利用這些能量製造出熱水,再透過吸附劑與蒸汽交互作用原理,以「吸附式製冷系統」產出冰水供大樓使用,剩下的溫熱水也可供日常盥洗使用。

朱治偉指出,單晶矽生產過程需靠高溫熔化原料、再於高溫環境中緩慢結晶,一點點缺陷都會讓發電效率大幅下降;結晶完切割後,還得進入複雜的半導體製程,整體製造過程須耗費大量能源和水。

相較之下,鈣鈦礦材料的原料非常易於取得,結晶缺陷對發電效率影響較低,生產過程所需的能源和成本都相對低廉;且在天氣不好、低照度或室內環境,鈣鈦礦太陽能電池仍然能夠持續發電,足以驅動電力需求低的元件。

然而,朱治偉也指出,鈣鈦礦電池仍然存在一些問題,例如穩定性不佳、發電量可能會波動、容易因為接觸到水氣而縮短使用壽命等問題,且含有微量鉛元素,外洩可能造成中毒;還須以封裝技術隔絕水份、防止鉛外洩,並提升結晶品質以提高穩定性等方式來加以解決,以邁向實際的應用。

(新聞資料來源 : 中央社)

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