中研院突破高效太陽能技術 國產電池效率突破31%
記者黃朝琴/臺北報導
中央研究院今(20)日宣布,突破高效太陽能關鍵技術,攜手國內頂尖學者組成下世代太陽能電池研發團隊,以2年的時間成功開發出光-電轉換效率超過31%的國產下世代(疊層式鈣鈦礦/矽基)太陽能電池元件,效率較目前市售最新產品高出3成以上,這項重要成果不僅證實我國太陽能電池技術可與國際並駕齊驅,更有助未來升級太陽能發電裝置。
中研院表示,臺灣土地有限,太陽能需占用大面積土地,不易大幅增加設置,提升太陽能電池光-電轉換效率,成為重點。
中研院說明,目前市售的矽基太陽能電池最高轉換效率約22%到24%,若用相同技術,幾乎不可能突破30%,須向多接面或堆疊式方向研發;而鈣鈦礦薄膜應用範疇廣泛,可與矽基太陽能電池結合,形成疊層式鈣鈦礦/矽基太陽能電池,進一步提升光-電轉換效率。
中研院關鍵議題研究中心研究員朱治偉表示,2年前中研院長廖俊智訂出研發方向後,中研院便邀請院內外學者專家組成團隊,投入疊層式鈣鈦礦/矽基太陽能電池技術研發,團隊整合來自中研院、成功大學、清華大學、明志科技大學等高效太陽能光電技術的研究專長。
廖俊智指出,研究團隊投入2年時間,成功開發出光-電轉換效率超過31%的下世代(疊層式鈣鈦礦/矽基)太陽能電池元件,效率較目前市售最新太陽能電池產品高出3成以上;若與早期布建的太陽能發電裝置相比,效率提高接近5成;可在不增加土地使用面積下提高發電量。
關鍵中心研究員郭宗枋說明,目前的成品雖然尚屬小面積元件,但已證明台灣具有自主研發製造疊層式太陽能電池技術的能力,且具實際商轉的高度潛力。
中研院補充,傳統矽基太陽能電池模組只能吸收部分波長的太陽光,使得轉換效率有限。疊層式太陽能電池以鈣鈦礦上層吸收矽晶無法吸收的光子,其餘光子再由下層矽晶吸收,藉此增加轉換效率。
中研院研究團隊就是突破幾項關鍵的連接層技術,成功將鈣鈦礦薄膜疊層在矽基電池上,並降低介面損耗,以此完成小面積的二端點(two-terminal)電池元件製作,最高光電轉換效率已達到31.5%。
清大化工系與中研院關鍵中心合聘的教授衛子健表示,鈣鈦礦太陽能電池備受矚目,具有材料來源充足、製程設備成本低廉、高效率及可回收等特性。
中研院與國內學者組成下世代太陽能電池研發團隊,成功開發出光-電轉換效率超過31%的太陽能電池元件。(中研院提供)
.中央研究院次世代太陽能電池研究計畫團隊。(中研院提供)
中央研究院南部院區之鈣鈦礦_矽基疊層太陽能電池製程實驗室。(中研院提供)
光電團隊於濺鍍機製備鈣鈦礦上電池之傳輸層。(中研院提供)
以模擬光源測試鈣鈦礦_矽基疊層太陽能電池電性表現。(中研院提供)
光學量測進行光譜與衰減動力學分析。(中研院提供)
In line高真空物理性沈積設備。(中研院提供)
傳統矽基與疊層式太陽能電池產電方式示意圖。(中研院提供)