用紙做的有機太陽能基材,印度研發室內即可發電的可撓式模組

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 05 日 18:35 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


太陽能板的發電原理為將日照輻射轉換成電力,那麼也可以用室內燈光來發電嗎?最近印度科學家就透過研發出紙質基版的有機太陽能模組,兼具成本與環境優勢,1000 LUX 下功率密度達每平方公分 12µW(微瓦特),未來有望為小型電子設備供電。

目前常見的矽晶太陽能板無法吸收室內光,矽晶太陽能的可吸收光譜有限,畢竟矽的能隙是 1.1 電子伏特,僅能吸收約 1,000 奈米以下的近紅外光、可見光及紫外光,而室內可見光波長因不同燈光,約 380 到 780 奈米,因此矽晶太陽能電池移到室內後通常轉換效率不佳,只有 10% 左右。

因此若想要開發室內可用的太陽能板,大多都另闢道路,不再使用矽晶圓,像是印度理工大學坎普爾分校(IIT Kanpur)就利用「紙」製造可以彎曲、垃圾量又少的可撓式太陽能基板,同時團隊還研發出特殊的阻擋層,因此才可以在上方建構 12×12 平方公分的有機太陽能子模組(sub-modules),其有效面積為 108 平方公分,在 1,000lux 的冷光 LED 燈光下,性能可與矽晶太陽能相當。

(Source:IIT Kanpur)

團隊主要測試 PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 兩種有機太陽能組合,在標準照明、以 AM1.5G 光譜的總照度 963.75W/m2 量測,兩種混合物有機太陽能光敏層的轉換效率達 4.23% 與 2.38%,團隊指出,這是紙質基材有機太陽能效率最高的紀錄。

IIT Kanpur 電機工程教授 S. Sundar Kumar Iyer 表示,1,000 LUX 冷光 LED 燈光下,功率密度達每平方公分 12µW(太陽能計算器使用需約 5μW),表現與轉換效率達 15% 的矽晶太陽能相似,在相同環境表現下,矽晶太陽能的功率密度為每平方公分 13µW,團隊則認為這證明有機太陽能在室內的可行性。

若是改用面積更小的紙質太陽能基材, PTB7:PCBM 與 P3HT:PCBM 的效率分別為 6.44% 與 3.37%,表現也是有紀錄以來最高,團隊指出,若採用效率更高的光敏層,有機太陽能的效率應更上一層樓,室內和室外應用都是理想的選擇。

註:1 瓦特(W)=103 毫瓦特(mW)=106 微瓦特

(首圖為示意圖,來源:pixabay