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 1681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今恐股匯雙壓 財經部會、央行緊盯2026.11.0202柏林佛光山 青年蔬食文化交流2026.10.3103金剛寺公益贈米 助弱勢、傳三好2026.10.3104洛城首屆佛光盃三好籃賽 28球隊同樂2026.10.3105食用油缺貨又漲價 桶裝油飆破千元2026.11.0106突破歐貿易壁壘 陸與瑞士簽FTA2026.10.3107派出所舊址 變觀光亮點2026.10.310810年耕耘 菲國500三好校園獲獎 2026.10.3109APEC峰會 我領袖代表難尋2026.11.0210《島嶼蔬食地圖》 導航在地四季美食 2026.11.02 訂閱電子報 台北市 天氣預報 台灣一週天氣預報 相關報導 廢棄塑膠升級再造 變身安全食物資料中心廢熱 轉化溫泉浴場能源AI升級農業生態 健康產業大成長永續飲食零浪費 順應環境變遷雅典廢棄機場 變身歐最大海岸公園 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