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太陽電池新科技
2015/10/23
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隨著六月份電價調漲,以及夏季用電量飆高,綠能技術的發展持續受到重視。美國普林斯頓大學的華裔女科學家Loo, Yueh-Lin,就把模仿植物葉片製造皺褶的技術,應用在目前發電效率還不高的有機太陽電池,期望降低生產成本,提高發電效率。請聽以下的科學三分鐘。

目前有機太陽電池表面的透光材料,大部份都是平滑的,但讓它產生一點皺摺可能會更好。美國普林斯頓大學化學及生物工程學系的Loo, Yueh-Lin教授及研究團隊,就證明了「皺褶」不但讓太陽電池更堅固,還能提高光電轉換的效率。

常聽人談到太陽電池的光電轉換效率,這是什麼意思呢?其實就是太陽光輸入的光功率中,可以轉換成電能的比例。用簡單的例子說明,一般的矽太陽電池,在陽光充足的時候,讓功率1千瓦的家庭用吹風機運轉,需要鋪設2.5到3坪的太陽能板。如果光電轉換效率能夠提高,太陽能板所需要的面積就可以更小。

至於發展中的有機太陽電池,發電原理跟植物的光合作用有點類似,就是用有機物吸收光能,激發其中的電子,最後產生電能。目前它的光電轉換效率,大約只有市面上常見的矽太陽電池的一半。但是科學家對它還是期望很高,因為它的主要材料是塑膠,製作技術門檻低,材料與儀器設備的成本都便宜很多,可能快速量產。而且它是可撓式的,能夠彎曲,因此可以應用到更廣的範圍,或者跟建材結合。雖然目前效率還不高,如果效率能夠提升,就很可能實用化。而影響效率的關鍵技術之一,就是透明導電塑膠薄膜。

仔細看自然界的樹葉,您會發現葉片表面不是完全平滑的,微小的皺褶幫助它增加吸收陽光的面積,對於不同方向來的陽光,提高吸收的效率。曾經在台灣居住求學六年的華裔科學家Loo教授,就從樹葉得到靈感,今年四月在Nature Photonics期刊上,率領團隊發表了一項成果,利用透明導電塑膠薄膜技術,在太陽電池的表面,模仿葉子的表面造出微小的皺褶,更能有效地吸收陽光。這樣做不會增加多少成本,卻可以提升47%的光電轉換效率,而且讓電池變得更加堅固。

Loo教授表示,用這種技術製造出的有機太陽電池,有重量輕、成本低等優點,而且它是可撓式的,應用的範圍廣。未來製造有機太陽電池的機器,甚至可能像印報紙一樣大量而快速地生產太陽電池。

今天的科學關鍵字,就是

透明導電薄膜 transparent conducting film

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【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-07-29 16:55:00播出
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