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室內光源也能發電 新世代光驅動電池潛力十足

文‧吳春桂 發布日期:2017/07/03 關鍵字:太陽能電池DSC電池OPV電池PSC電池

太陽能電池顧名思義,即是將太陽光吸收、轉換成電能(流)的光電元件。以技術發展而言,最先成功的是以矽為主材料的第一代太陽能電池,代表性為單晶矽太陽能電池,為目前的市場主流商品;後來發展的II-VI族或III-V族化合物,CIGS、CIS甚至於非晶矽薄膜為主動層的薄膜太陽能電池,則為第二代太陽能電池,現階段市場比重不到10%。近20∼30年所發展、使用不同光電轉換機制的太陽能電池,則為第三代太陽能電池,亦即本文所指的新世代光驅動電池。

鑑於太陽光譜與室內光譜的巨大差異,矽晶太陽能電池雖在標準陽光下具最佳光電轉換效率(Power Conversion Efficiency, PCE),在室內光下的PCE卻非常低。相形之下,新世代光驅動電池則可藉由主動層(或稱吸光層)材料的改變,對室內燈光有很強的吸收;加上元件作用機制與矽晶太陽能電池不同,弱光下的PCE可高於處在太陽光下(PCE、產電多寡是兩種不同的概念),有別於常人認知的太陽能電池,此類技術在任何有光的地方都能進行產電。

一般認為,新世代光驅動電池主要包含染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar cell, DSC)、有機光伏電池(Organic Photovoltaics, OPV)、鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cell, PSC)及量子點太陽能電池(Quantum Dot Solar Cell)。其中,DSC與OPV過去十幾年來,在台灣是非常熱門的研究題目;PSC雖然發展最晚,鑑於其效率最高,同樣是目前最火紅的議題,也是筆者目前最主要的研究方向。

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