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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