新一代太陽能電池技術 要用科技換土地
同樣在今年11月,中央研究院發表了「台灣淨零科技研發政策建議書」,從科技研發的角度,提供我國邁向2050淨零排放之研發路徑建議,並建議政府儘速推動五項淨零科技,其中之一就是「高效太陽光電系統」。
中研院在聲明中說,「太陽光電技術在國際市場雖已相對成熟,然我國地狹人稠,可裝設太陽能板場域有限,除大量布建之外,在技術面應以提高單位面積發電效益為目標,積極發展下世代高效率低價位光電模組(效率約30%),提高單位成本的光電轉化效率,以科技換取土地」。
「目前鈣鈦礦疊層式矽基接面太陽能板的實驗室效能已顯著提升,但要達到高效低價之製程規模化仍具挑戰,建議再強化經濟及政策誘因,以科技研發降低生產成本並提高商業化可行性。」
鈣鈦礦電池之光電轉換效率上看30% 高於現有矽基電池
所以,什麼是鈣鈦礦電池?它究竟是威在哪裡?
目前的太陽能電池主流是以矽為基礎的材料,光電轉換效率約18~20%,而2009年開始發展的鈣鈦礦電池技術,經過各國科學家的持續研究,如今光電轉換效率已經達到20~25%,甚至有直逼30%。
台灣氣候多雨,特別是北部,空氣中水氣含量高也減少了直射陽光,造成太陽能平均照射強度不高。因此,高光電轉換效率的太陽能電池,就成為國內發展太陽光電的關鍵。
不過,目前鈣鈦礦電池的技術難題之一,是材料壽命不如矽基太陽能電池。
國科會「科技大觀園」2020年這篇專文指出,鈣鈦礦和矽晶相比,使用壽命短了許多。矽晶太陽能電池一般壽命大約30年,但鈣鈦礦的結構大約只能維持10年。
目前學界及研究單位的研發方向,一個是嘗試加入不同離子,增加鈣鈦礦的穩定度,延長使用壽命;第二是嘗試把鈣鈦礦與矽晶疊起來,達到更高的光電轉換效率。
鈦鈣礦電池成為熱門研究領域 台大、中研院已投入研究
《今周刊》8月曾報導,陳來助近幾年協助國內設備商勤友光電轉型有成後,2021年勤友將兩套設備出貨給全球首家量產第三代太陽能電池,也就是台灣鈣鈦礦公司。由於生產過程涉及濺鍍製程,因此該公司選擇與勤友合作開發濺鍍機台。
報導指出,去年客戶透過勤友的機台,生產出兩平方公尺的鈣鈦礦太陽能板,一舉突破同業競品至多紙張大小、約0.6平方公尺,真正將第三代太陽能電池做到量產化。
根據台灣鈣鈦礦公司官網,第三代太陽能電池與前代最大不同,在於製程中導入有機物和奈米科技。前代電池的種類包括了光化學太陽能電池、染料光敏化太陽能電池、高分子太陽能電池、奈米結晶太陽能電池。
鈣鈦礦則是新型的人工合成太陽能電池材料,具有優異的光電轉換效率,且原料豐富、成本低廉、生產環保,因此成為廣受關注的熱門研究領域,在台灣已經有台大、中研院及聯合再生能源等產學界投入相關研究。
「台灣鈣鈦礦研發及產業聯盟」成立 盼加速產業化
台灣鈣鈦礦董事長陳來助在10月登場的台灣智慧能源展,展出在第三代太陽能產業技術成果,也是目前台灣最大面積A4 size的鈣鈦礦太陽能電池,命名為「水星一號線」。該公司也展出三種不同型態的鈣鈦礦太陽能電池,包括電極穿透型、半透型與不透型太陽能電池。
陳來助當時在展場指出,現有太陽能板由於不透光,應用在建築一體化及農電共生時有其限制;可透光太陽能板為產業帶來更廣泛應用,意味未來建築物不再只有屋頂可以架設太陽能板,而是整個建築外表都可發電,有助進一步實現零碳建築。
不僅如此,本月16日在清大,陳來助發起了「台灣鈣鈦礦研發及產業聯盟」。
他表示,已有十多家企業參與擔任團體發起人,從材料商、設備商、研究單位、學術單位、太陽能廠商及應用端都有。聯盟成立宗旨是建立產業交流與合作平台,建構國內鈣鈦礦完整產業鏈,以加速產業發展。