國際能源總署(IEA)的預測表明,太陽能發電正儼然成為全球投資的新寵,投資規模高達3,800億美元超越傳統石油領域的投資。這項趨勢反映出,綠能技術成本的不斷下降,使太陽能發電成為未來能源可發展產業之一。
太陽能電池的投資熱潮並非偶然,因受益於先進的技術和成本的降低使鈣鈦礦被譽為下一代太陽能電池的『遊戲規則改變者』,且能夠提高效率。這項技術的研究成果不斷登上知名學術期刊,如《自然》和《科學》,旨在加速鈣鈦礦太陽能電池的商業化進程。
近期在首爾舉行的第11屆成均館國際太陽能論壇上,國內外的鈣鈦礦太陽能電池研究人員聚集一堂,分享研究成果。成均館大學的化學工程系教授朴南奎是論壇的發起者,他已成功將論壇打造成一個全球鈣鈦礦太陽能電池研究人員之間的交流平台。鈣鈦礦太陽能電池的成功受到三大因素的影響:成本、效率和穩定性,這三者被稱為太陽能電池的「金三角」。
目前,鈣鈦礦太陽能電池已實現了超過20%的效率,超越了傳統的矽太陽能電池,各國的研究人員不斷競爭,希望提更高效率。例如韓國國立蔚山科學技術研究院(UNIST)的朴南奎教授和相日錫教授曾紀錄效率超過 20%,在對岸的中國科學技術大學的效率也達到了26.1%。效率只是「金三角」的一部分,穩定性也同樣重要。鈣鈦礦太陽能電池也必須面對潮濕和高溫脆弱性以及失去結晶度的挑戰,相對而言,矽太陽能電池經過長時間測試已證明可以保持穩定性超過25年。不過,鈣鈦礦太陽能電池的穩定性樣本數不多,因此,研究人員正在不斷研究以確保鈣鈦礦太陽能電池具有出色的耐濕熱性能,並且可以長期穩定運行。
近年來,一個引人矚目的發展是「串聯電池」技術的商業化,這種技術將鈣鈦礦太陽能電池堆疊在傳統矽太陽能電池之上,以提高效率,沙國阿卜杜拉國王科技大學的研究人員已經實現了超過33%的效率,理論上可望達到44%。韓國的Hanwha Solutions旗下的Q CELLS部門已經邁出了串聯電池商業化的重要一步,並計劃在2026年量產。現代汽車集團也致力於開發基於串聯電池技術的透明太陽能電池,以應用於下一代電動車。並補充說:「我們正在製造和測試建築物的窗戶型原型,並尋找了解如何將它們應用於汽車和道路。」希望未來鈣鈦礦可以蓬勃發展,為綠能產業增添一道耀眼的光芒。
參考文獻:
圖(1)(2)(3)https://reurl.cc/GKO4QA
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