牢牢連結不同材料 可長期高效運作 分子膠 讓太陽能電池不分裂 文/韋士塔 |2021.05.22 語音朗讀 1476觀看次 字級 大 中 小 鈣鈦礦太陽能電池具有成本較低、容易回收等優點。圖/網路 傳統矽晶太陽能面板設備相當昂貴。圖/美聯社 分子膠可延長鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命。 圖/網路 文/韋士塔過去10年來,鈣鈦礦太陽能電池的性能持續提高,轉換效率目前已能與傳統矽電池的效率相媲美。這種電池的缺點是材料不穩定、接面裂化,但美國研究人員利用神奇的「分子膠」解決這些問題,突破鈣鈦礦太陽能電池的技術瓶頸。傳統的矽晶太陽能電池,須以昂貴的設備,在高溫環境下製造;相較之下,鈣鈦礦太陽能電池在室溫下即可生產,且所需設備相對便宜,可大幅節省製造成本,極具商業前景。美國布朗大學的材料科學家帕德楚爾(Nitin Padture)表示,鈣鈦礦太陽能電池最大缺點是不耐用,因此他們持續開發更穩定耐用的新材料;帕德楚爾在研究報告中指出,鈣鈦礦太陽能電池是由多層材料構成,溫度變化時,不同材料膨脹或收縮的速度不同,往往會導致材料分離(decouple),尤其是吸光層與電子傳輸層的接面,非常容易裂開。吸光層由鈣鈦礦薄膜構成,與控制電池電流的電子傳輸層連結,但兩者的接面非常脆弱。帕德楚爾曾開發創新的陶瓷塗層,可大幅提升飛機發動機的性能。他運用這些經驗,與研究團隊開發「自組裝單分子層」(SAM)的化合物,設法解決鈣鈦礦太陽能電池的穩定性問題。SAM主要成分是矽和碘,目前主要應用在製造生物材料、表面物理、化學改質和製作表面特殊圖案等領域,也能利用浸塗技術應用在鈣鈦礦太陽能電池上,在吸光層與電子傳輸層之間形成牢固的連結。帕德楚爾指出:「接面裂化是鈣鈦礦太陽能電池的最大缺點,如果能夠予以改善,穩定性就可大幅提升。我們利用特殊配方,讓SAM化合物沉積接面的表面形成1層薄膜,把不同材料牢牢連結在一起。」帕德楚爾表示,初步的實驗結果顯示,SAM能夠讓接面的韌性提高50%左右,從而避免裂紋範圍變大;他把SAM比喻為「分子膠」,能夠讓不同的材料穩固連接。研究團隊已展開實際測試,發現這項最新技術能顯著改善鈣鈦礦太陽能電池的壽命。一般的鈣鈦礦太陽能電池使用壽命約為700個小時,但採用分子膠技術的電池在使用約1300個小時後,電池效率仍可達峰值的80%。帕德楚爾說,現階段目標是把鈣鈦礦太陽能電池的壽命提高到4000小時以上;他坦言,這個時間與矽晶太陽能電池的25年壽命仍有不小差距,但他們也見到一些跡象,證明鈣鈦礦太陽能電池的前景良好。研究人員指出:「這是前所未見的突破,我們觀察發現,使用分子膠後,鈣鈦礦太陽能電池雖仍會出現各種損壞,例如空隙和裂縫,但接面的狀況大有改善,這是個驚喜,也是重大的進展。」他們強調,添加SAM不會損害電池的效率,如果能進一步應用於其他材料層之間的接面,穩定性可望進一步提高,不僅能讓鈣鈦礦太陽能電池的成本降低,並可長期高效運作。 前一篇文章 蓄電量更高 能自我修復 可使用15年 三明治電池 10分鐘讓車上路 下一篇文章 給合AI深度學習 打造街景導航地圖 穿上智慧鞋 盲人行走自如 熱門新聞 01木衛一火山頻爆發 謎團解開了2025.07.0602【生活課題】 建立無血緣家人關懷網2025.07.0303培養裁判、經營球隊 日女體大全方位育才2025.07.0404母雞誤闖雞翅餐廳 動保組織搶救2025.07.0205如是說2025.07.0206【光影紀事】交大電子所草創時期側寫2025.07.0407安忍,一種無畏的慈悲2025.07.0208【詩】覺有情2025.07.0209洛杉磯協會知賓 內外兼修展開服務2025.07.0310巴西玉米豐收節 如來寺傳揚三好2025.07.04 訂閱電子報 台北市 天氣預報 台灣一週天氣預報 相關報導 綠膿桿菌 能吃掉塑膠廢棄物葫蘆巴萃取物 除水中9成微塑膠柔韌、可分解 還能食用 真菌活纖維 合成材料取代塑膠新型水凝膠 從空氣收集飲用水 作者其他文章蓄電量更高 能自我修復 可使用15年 三明治電池 10分鐘讓車上路推廣文化旅遊 盼打破刻板印象 黃金海岸 準備藝術衝浪