學研合作案例

陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑

陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑

交流亮點

  • 國立陽明交通大學應用化學系王建隆教授團隊與沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology, KAUST)太陽能中心Prof. Stefaan De Wolf團隊成功開發穩定鈣鈦礦太陽能電池,讓次世代太陽能電池有機會邁向商業化,此一重要成果發表於頂尖期刊《Science》。
陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑
能源轉型是人類永續發展的重要課題,國立陽明交通大學應用化學系王建隆教授團隊與沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology, KAUST)太陽能中心Prof. Stefaan De Wolf團隊成功開發穩定鈣鈦礦太陽能電池,讓次世代太陽能電池有機會邁向商業化,此一重要成果發表於頂尖期刊《Science》。
太陽能被視為是幾乎取之不竭的理想再生能源,為了取用太陽能,商用太陽能電池模組的光電轉換效率(power conversion efficiency, PCE)近年穩定推升至20%左右。學術研究中的鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells, PSCs),因其大於22%的優越光電轉換效率與合理的製造成本,成為發展次世代太陽能電池的重要研究方向。但鈣鈦礦太陽能電池的低環境安定性至今仍是商業化前的一大痛點,如要將鈣鈦礦太陽能電池商業化,必須先實現電池的長期穩定性。
近期以「具有定制維度2D/3D異質結的濕熱穩定鈣鈦礦太陽能電池(Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions」為題發表的科學研究中,Prof. Stefaan De Wolf透過製備2D/3D複合主動層來鈍化鈣鈦礦太陽能電池在電子傳輸層與主動層間的介面,成功克服傳統3D鈣鈦礦太陽能電池缺乏長效安定性的問題。此一新型2D/3D複合鈣鈦礦太陽能電池能提供24.3%的高光電轉換效率,更重要的是,能在經歷1000小時的高濕高熱加速老化實驗後仍保有95%的初始效率。
在此新型鈣鈦礦太陽能電池中,2D/3D複合奈米微結構對元件的性能與安定度至關重要,王建隆教授與碩士班學生陳媛在此研究中,透過使用國家同步輻射中心(NSRRC)的低略角X光散射(grazing-incidence wide-angle x-ray scattering),成功的解析出新型鈣鈦礦太陽能電池的2D/3D複合奈米結構,為研究提供了區分新型2D/3D複合鈣鈦礦太陽能電池與傳統3D鈣鈦礦太陽能電池在薄膜形貌上的實證。此研究中新穎的元件設計與精細的奈米微結構解析,為鈣鈦礦太陽能電池往商業化邁進的重要基石。
陽明交大與阿布都拉國王科技大學的跨國研究成果讓次世代太陽能電池商業化向前邁進,雙方在永續能源上的成功也將激勵更多的跨國與跨領域研究合作。

陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑
台沙跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池

陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑
傳統3D與2D3D複合主動層差異

陽明交大與沙國跨國團隊開發穩定鈣鈦礦太陽能電池 為永續能源奠定里程碑
王建隆教授右與碩士班學生陳媛成功解析出新型鈣鈦礦太陽能電池的2D3D複合奈米結構