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室內可撓鈣鈦礦太陽能電池效率創新高

可彎曲上千次

把太陽能板裝在室內聽起來或許有點違和,但這確實可行,畢竟太陽能板最主要就是吸收陽光波長來來發電,而不同燈光也有不同的光譜,也能加以利用,最近義大利、哥倫比亞與德國科學家就研發出極薄又可撓,可在室內發電的鈣鈦礦太陽能電池。

通常炙熱陽光的照度大約是每平方公尺 110,000 lux,相較之下家裡、商家、辦公室等室內環境只有少少的 100-500 lux,若是採用一般常見的矽晶太陽能板,基本上完全不會發出任何的電。對此義大利羅馬第二大學(University of Rome Tor Vergata)、哥倫比亞 Surcolombiana 大學和德國佛勞恩霍夫研究所( Fraunhofer)科學家打算採用另一種太陽光電技術:鈣鈦礦太陽能。

有別於傳統的矽晶太陽能,鈣鈦礦太陽能在陽光下或是室內弱燈光照射下都可以發電。以製程技術來說,鈣鈦礦也具有來源豐富、成本低廉優勢,更可沉積在薄又可撓的基板與玻璃上,科學家能藉此特性製造出彎曲太陽能板,最終裝設在曲面外牆、屋頂,甚至是汽車與衣服上,目前鈣鈦礦已經成為近年製作太陽能電池的新興寵兒。

可彎曲上千次,室內可撓鈣鈦礦太陽能電池效率創新高©Fraunhofer Institute
可彎曲上千次,室內可撓鈣鈦礦太陽能電池效率創新高©Fraunhofer Institute

目前鈣鈦礦產電效能與晶矽太陽能相當,轉換效率在十年間從 3% 躍升到 24% 左右,而在聯合團隊的研究,新型鈣鈦礦在室內的轉換效率已經逼近矽晶太陽能在陽光下的效率,研究指出,電池在  LED 200 lux 照明下的效率為 20.6%,在 400 lux 下效率為 22.6%,透光率也高達 80%。

團隊聲稱,在所有彎曲可撓的室內太陽能技術中,新電池不僅效率最高也相當耐凹折,可彎曲 1,600 次、曲率約 20.5 公釐。

在過去的研究中,瑞典林雪坪大學(Linköping University)與中國北京研究員所組成的團隊,也有研發出室內光轉換效率達 26.1% 的太陽能電池,但在該研究中,室內環境較為明亮,在 1,000 lux 下、開路電壓為 1.01 伏特時, 1 平方公分的電池轉換效率高達 26.1%,另一個尺寸較大、約 4 平方公分的電池,轉換效率表現也不俗,約 23%。

團隊指出,只是新型鈣鈦礦電池的功率密度較低,照度在 200 lux 以下時,功率密度為每平方公分 16.7 微瓦,400 lux 則提升到 35 微瓦,因此這類太陽能板不太能為耗電電器服務,主要客群或許是小型感測器或是物聯網(IoT)設備。


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