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台鈣科宣布大面積鈣鈦礦太陽能室內弱光發電效率可達33.5%

已更新:2023年8月8日

台灣鈣鈦礦科技(TPSC) 一年來的持續努力終於在鈣鈦礦弱光模組中獲得重大突破,在TL84 光源1000lux 照度下測得10cmx10cm模組的光電轉換效率高達 33.5%!


今年7月國外媒體報導泰國瑪希隆大學的科學家們利用基於反溶劑沉積和真空熱退火(VTA)的製造工藝,開發了用於低光照應用的三陽離子鈣鈦礦太陽能電池32.0%。在1000lux的室內光線下測試,該太陽能電池顯示出27.7%的能量轉換效率、0.93 V的開路電壓、0.16 mA/cm2的短路電流,以及32.0%的峰值效率。而未經VTA處理的參考裝置的效率為25.5%,開路電壓為0.91V,短路電流為0.16mA/cm2,峰值效率為30.7% (1)。台鈣科的測試樣品面積為64.4平方公分, 遠超過瑪希隆大學的0.04平方公分 (面積比 1600:1), 為大面積弱光發電應用與檢測建立一個良好里程碑


以TL84 1000lux 光源測得10cmx10cm模組的光電轉換效率高達 33.5%


近幾年來,鈣鈦礦太陽能技術受到前所未有的關注,其工業化應用潛力正在被逐漸挖掘。其中, 室內太陽能電池(Indoor Photovoltaics, IPV)是一種使用光電元件將室內光轉換為電能的應用。鈣鈦礦太陽能電池具有光活性層能隙可調性,使其在高效率的室內弱光電力採集具有龐大的潛力使其非常適合用於IPV。 鈣鈦礦室內太陽能電池效率提升使得物聯網和智慧家居等應用的發展得以實現。

鈣鈦礦室內太陽能電池( Perovskite Indoor Photovoltaics, PIPV) 比傳統太陽能電池具有多種優點。首先,它們比傳統太陽能電池更有效地將室內光轉換為電能。這是因為鈣鈦礦的能隙可以精確調節以匹配室內照明的光譜。其次,鈣鈦礦室內太陽能電池比傳統太陽能電池更具成本效益。這是因為鈣鈦礦可以使用溶液處理方法進行處理,這些方法比用於製造傳統太陽能電池的真空處理方法便宜。鈣鈦礦室內太陽能電池有可能徹底改變我們為室內環境中的低功率設備供電的方式。例如,鈣鈦礦室內太陽能電池可用於為傳感器、無線網絡和其他需要少量電力的設備供電。以下是室內鈣鈦礦太陽能電池的一些關鍵優勢:

  • 在室內光照條件下的高效率

  • 低製造成本

  • 靈活、輕便的設計

  • 大規模生產的潛力

目前全球研究鈣鈦礦室內弱光效率的主要問題包括以下幾點:

  1. 室內光譜不匹配:室內照明的光譜與太陽光譜有很大的差異。鈣鈦礦太陽能電池通常在室外環境下表現良好,但在室內環境下,光譜的缺失或不匹配會導致效率下降。因此,如何提高鈣鈦礦電池的能隙與室內光譜匹配是效率提升的一個重要的研究方向。

  2. 載流子生成和傳輸: 在低光強度下,太陽能電池中產生的載流子數量減少,並且它們的運動和傳輸變得困難,進而降低了電池的效率,如何改善載流子阻抗是主要的研究方向。

  3. 結構穩定性:鈣鈦礦材料在室外條件下容易受到潮濕、高溫等因素的影響,導致材料的退化和性能下降。在室內時,材料的穩定性同樣是一個關鍵問題,需要找到合適的添加材料來提高結構的長期穩定性。

  4. 製程和製造技術:鈣鈦礦室內光模組的製程和製造技術對於提高效率和降低成本至關重要。如何實現高效、穩定且可大規模製造的鈣鈦礦室內光模組是一個具有挑戰性的項目。

台灣鈣鈦礦科技以獨立開發的水星一號線製程開發平台,對鈣鈦礦太陽能的材料、結構、製程進行優化,目前在 10x10cm尺寸大小的基板上,結構 FTO/TiO2/MAPBI3/Spiro/IXO/Cu下獲致的AM1.5G轉換效率達 20.7%, 同時在21x30cm A4尺寸大小基板上也呈現了16.6%的轉換效率,該水星一號線開發平台其優異的可調變性能對製程及材料的開發著實發揮了顯著的效益。

水星一號線

水星一號線優異及穩定的鈣鈦礦製程開發及驗證平台

作為鈣鈦礦行業的領導者,台灣鈣鈦礦科技一直致力於鈣鈦礦太陽能電池技術的突破與創新。不斷研究開發新型材料,並在製程方面實現了重大的優化。台鈣科的研發團隊透過優化鈣鈦礦與傳輸層材料的特性,成功提高了光的吸收和轉換效率。新的材料具有優越的能帶結構和光學特性,使其能夠更有效地捕捉太陽能並轉化為電能。同時,在製程方面,水星線設備的精密控制和優化的製程步驟,使得鈣鈦礦層從材料的結晶到電池組件的組裝工藝,取得了巨大的進步。這些材料和製程的優化措施進一步提高了鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率,為可再生能源領域開創了新的可能性。

台鈣科將繼續加大對鈣鈦礦太陽能電池技術的研究投入,與產業合作夥伴攜手推動其商業化應用。這一突破將為我們的能源未來帶來重大變革,推動可再生能源的普及和應用。

這次台鈣科的鈣鈦礦室內太陽能電池( Perovskite Indoor Photovoltaics, PIPV) 技術將於第三屆台灣鈣鈦礦技術暨應用論壇展出。本次論壇由臺灣鈣鈦礦研發及產業聯盟(TPRIA)與工研院共同主辦,旨在提供產學研各界交流合作的平台,讓您獲取最新的技術發展和市場資訊,共同加速臺灣鈣鈦礦產業的蓬勃發展。


論壇設有兩大主題:產業應用和技術論壇。邀請了來自國內外的20多位產業、學術和研究界專家,從設備、材料、產線設計到應用創新等多個角度,探討第三代太陽能的最新發展和趨勢。


第三屆台灣鈣鈦礦技術暨應用論壇

論壇日期:112年8月31日(星期四)

論壇時間:AM09:00-PM17:30 (AM8:40開放入場)

論壇地點:工業技術研究院竹東中興院區51館


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