嘉大以火龍果製成染敏化太陽能電池 登上國際期刋

電機系教授江政達指出,新型態輕巧且環保的太陽能電池,將會是未來主流。

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嘉義大學電機工程系師生歷時2年,研究利用火龍果(圖左)製作太陽能電池。中央社

嘉義大學電機系教授江政達(右)指導學生簡亮語(左),共同研發火龍果染敏化太陽能電池。中央社

(台灣英文新聞/宇妍 綜合報導) ​​嘉義大學電機工程學系江政達教授指導學生簡亮語,以火龍果取代人工合成染料,製成「染敏化太陽能電池」,研究登上電機電子工程學會國際期刋IEEE Sensors Journal,為傳統太陽能板製作造成的環境汙染,開啟新契機。

發展綠能產業、尋找替代能源,是目前台灣重要政策。替代能源當中最讓人們期待的就是太陽能,太陽能幾乎取之不絕、用之不盡,但傳統矽基材或薄膜式太陽電池,必須在無塵室的高規格環境下製作,所需的製程技術層次高,製作過程繁瑣,故受限於特定製程環境及高價位的生產設備。

相對地,「染敏化太陽能電池」(dye-sensitized solar cell)可利用低成本的製程技術,如狹縫型擠壓式塗佈方式的製程,製程中所需技術層次低,且可在非真空環境與一般室溫下直接製作、組裝即可。

「染敏化太陽能電池」製作雖較簡易,但仍以使用人工合成染料為主,少數使用蔬果作為染料來源。人工合成染料可獲得最高的效率,但依舊產生新的汙染問題。

為了減少污染,由藍莓、覆盆子、黑梅、石榴果、蔓越莓、火龍果等取得之天然染料,就可以作為替換材料。這些蔬果含有深色的花青素。

​​嘉義大學的研究即是以火龍果作為主要染料來源。電機系教授江政達表示,基於保護地球,減少傳統太陽能板製作及丟棄後所造成的環境汙染,他與學生共同研究有機型態的太陽能電池,歷時兩年。

利用火龍果製作太陽能電池的實驗發現,相較其他水果,火龍果本身的染劑,塗在FTO玻璃片上可達到最顯著的電極電壓,並將玻璃片的電極連接至自行開發的轉換晶片。此晶片目前具有全世界最佳之靈敏度,透過晶片轉換即可形成具高靈敏度火龍果染敏太陽能電池。因此,可適用在偵測陽光強度的應用上,如感知溫室內蘭花的陽光強度。

簡亮語同學則表示,目前核電廠面臨存廢問題,台灣的電力系統已經面臨能源危機,「染敏化太陽能電池」有別於其他種類的發電系統,相對無汙染且成本較低,因而讓他產生了以火龍果製作「染敏化太陽能電池」的想法,並且將太陽能電池結合至自行開發的轉換晶片,形成一組具有高靈敏度火龍果太陽能電池轉換器,可應用太陽能電池特性來偵測陽光強度。

江政達指出,新型態輕巧且環保的太陽能電池將會是未來主流;因為傳統製作時所形成的化學汙染與丟棄後對環境造成的傷害,是研究者急需克服與認真面對的。

雖然火龍果染敏太陽能電池所形成的太陽能轉換效率,​比起傳統太陽能電池仍需再提升,但未來具高太陽能轉換效率且環保的設計,仍值得持續開發。

圖/工研院官網,​TN後製

根據工研院官網關於「染敏化太陽能電池」的介紹:

染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell,簡稱DSSC)是第三代的奈米薄膜太陽電池,優點在於原料成本低、不受溫度影響、製程容易與簡單的製程設備,未來可降低太陽電池發電成本至US$0.2/Wp以下,為所有太陽能電池中製作成本最低者,但光電轉換效率、染料壽命仍有待突破性的研究。