辦公室環境即可發電,室內鈣鈦礦太陽能轉換效率達 32%

作者 | 發布日期 2023 年 07 月 12 日 16:16 | 分類 太陽能 , 能源科技 line share follow us in feedly line share
辦公室環境即可發電,室內鈣鈦礦太陽能轉換效率達 32%


說到太陽能板,首先想到的是放置在陽光下的藍色模組,但其實也有「室內用」的太陽能模組,最近泰國科學家透過低成本碳電極結構,在辦公室環境轉換效率達 32% 的鈣鈦礦太陽能電池。

泰國瑪希敦大學(Mahidol University)團隊新電池的配方採用反溶劑沉積和真空熱退火(VTA)製造技術,團隊表示,VTA 技術帶來更緻密和堅硬的電池,避免形成會抓住電子或電洞的陷阱(trap),也是打造高品質鈣鈦礦太陽能的重點。

以照度來說,起居室的照度約 100 LUX,明亮的辦公室則為 1,000 LUX,相較之下夏日正午高達 100,000 LUX,團隊表示,VTA 技術有助於形成緻密且均勻的高品質鈣鈦礦電池,團隊也用溴化物和氯化物處理鈣鈦礦材料,最終打造能隙為 1.80 eV 的電池。

鈣鈦礦太陽能電池的結構為電極基板、電子傳輸層、鈣鈦礦材料、電洞傳輸層與第二的電極,當光照到半導體材料時會產生光子,而光子又使材料內部產生電子電洞對,接著再藉由內部電場而電子跟電洞分別被輸送至兩個相對的電極,產生電壓、連接外部電路後就產生電流。

團隊他們用摻氟氧化錫(FTO)當作電極基板、氧化錫(SnO2)電子傳輸層、鈣鈦礦材料、有機小分子 Spiro-OMeTAD 電洞傳輸層構再加上碳電極,有效面積為 0.04 平方公分。

在1000 LUX 室內光照下測試,電池的功率轉換效率為 27.7%,開路電壓為 0.93 V,短路電流為每平方公分 0.16 mA ,峰值效率最高達 32.0 %;但如果沒有經過 VTA 處理,效率降到 25.5%,開路電壓為0.91 V,短路電流為每平方公分 0.16 mA,峰值效率達到30.7%。

團隊表示,VTA 製程能打造更穩定的鈣鈦礦電池,而且實際上可以應用在各種鈣鈦礦成分,打造事內可用的高效太陽能板。

(首圖來源:Unsplash

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