瑞典與新加波大學跨國合作,攜手研發無鉛雙鈣鈦礦電池薄膜

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 18 日 7:45 | 分類 光電科技 , 太陽能 , 材料、設備 follow us in feedly

鈣鈦礦電池是近年來進步飛快的太陽能技術,已從 2009 年的 3.81% 提升到可與晶矽電池競爭的 22%,不過當前高效率鈣鈦礦電池大多含有有毒物質鉛,導致鈣鈦礦太陽能難以推廣,因此找出替代材料為各廠與研究單位研發重點。



如今科學家離無鉛鈣鈦礦太陽能電池目標又更進一步了,瑞典林雪坪大學(LiU)與新加坡南洋理工大學(NTU)日前成功研發出無鉛雙鈣鈦礦電池薄膜,且具有良好的光電特性。

該團隊目標以一價(monovalent)與三價金屬來代替二價金屬鉛,並製造出擁有密集堆積晶體的雙鈣鈦礦單層薄膜,這類薄膜可當作太陽能電池中的活性層(active layer),吸收太陽光並轉換成載流子。NTU 資深講師 Feng Gao 指出,這些載流子在材料中有較長的擴散長度(diffusion lengths),為太陽能電池的必要條件。

不過該太陽能電池的轉換效率目前著實不高,只有 1%,但團隊並沒有氣餒,Feng Gao 表示,「團隊已經邁出第一步,還找出製造活性層的方法,我們已經找出許多方法來提高效率。」

研究員目前已計算出超過 4,000 種雙鈣鈦礦電池材料組合方式,未來將使用理論計算(theoretical calculation)逐步確定最佳組合,團隊也希望之後可將無鉛雙鈣鈦礦薄膜電池從琥珀色變成深色系,讓電池可以吸收更多光。

兩校結合將有助於雙鈣鈦礦電池研發,Feng Gao 表示,NTU 團隊是光物理(photophysics)專家,LiU 則是擅長材料科學和元件物理,透過不同專業領域相輔相成。

現在已有不少研究單位正在研發無鉛鈣鈦礦太陽能,例如美國布朗大學與內布拉斯加大學林肯分校(UNL)便利用電腦模擬,認為一種含銫、鈦和鹵素成分(溴或碘)的鈣鈦礦電池是個良好候選材料,目前正火如荼測試中。該團隊還希望可將鈣鈦礦電池與矽晶電池結合,製作出「串聯」太陽能電池,藉由設計多層、不同能隙的材料來提升光電轉換效率。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:Linköping University