星期五 , 十二月 9 2016
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科學家已成功開發太陽能板上的新媒介材,不僅提昇轉換率,成本也大幅降低,一般消費者均可負擔起。(圖片摘自網路)

新媒材問世 太陽能替代石油指日可待

現今全球能源仍以石油及天然氣為主,約佔巿值4兆美金規模。在美國,2015年的發電量有67%來自化石燃料(按:媒、天然氣及石油)。此數據也顯示人類過度依賴髒能源所帶來的便利,更加重地球資源消耗及全球暖化。

全球人類過度依賴化石能源所帶來的便利。(圖片摘自網路)
全球人類過度依賴化石能源所帶來的便利。(圖片摘自網路)

近日,科學家已成功開發太陽能板上的新媒介材,不僅提昇轉換率,成本也大幅降低,一般消費者均可負擔起。渴望未來20年內,全球能源有50%來自太陽能。

「矽(Silicon)」是太陽能板上最基礎的原料,其光電轉換率約在17%左右。目前全球約有90%的太陽能板產業均以單晶矽(a-Silicon)為主要媒介材。不過,美國一家科技公司發現用於半導體的材料「鈣鈦礦(Perovskite)」,其感光結構也相當敏銳。經過五年的實驗,發現鈣鈦礦的轉換率接近20%(如下圖),成為發展最快的太陽能技術。

根據科學家實驗報告數據,鈣鈦礦的轉換效率的理論極限是約66%,而矽則為32%。(圖片來源:huffingtonpost)
根據科學家實驗報告數據,鈣鈦礦的轉換效率的理論極限是約66%,而矽則為32%。(圖片來源:huffingtonpost)

鈣鈦礦的應用成本相對矽也較低。矽材料需要加熱到900度才能有效發揮作用。相較之下,鈣鈦礦則需加熱到100度即可。粗估每瓦電力成本下降約3成左右,可提高消費者選購太陽能板的意願。

不過,就算研發感光效能佳的媒介材,太陽能板若遇上了缺乏日照的陰雨天氣,也幾乎派不上用場。然而,來自中國的科學家再傳捷報,表示已研發將雨水轉換電能的科技,讓太陽能板在下雨天也能發電。

石墨烯能將雨水的正負電離子分離,讓太陽能板在下雨天也能發電。(圖片摘自網路)
石墨烯能將雨水的正負電離子分離,讓太陽能板在下雨天也能發電。(圖片摘自網路)

這項突破來自科學家口中的新媒材「石墨烯(Grapheme)」。石墨烯能將雨水的正負電離子分離。其中,帶正電的離子會沈積在石墨烯表面,並與石墨烯的負電電子作用結合,產生類似「擬電容(Pseudocapacitor)」的雙層系統(按:同時存在儲能機制及氧化還原反應的超級電容。),兩層之間的電位差異,便產生電壓及電流。

科學家表示,目前這種太陽能電池最高的轉換率僅能達到6.53%,其所提供的電壓也只有數百微伏特(microvolt),效能的確有待加強。不過,科學家也強調,只要突破概念技術,四季都可發電的太陽能板問世指日可待。

你也許想知道:

鈣鈦礦媒材優點多,但也不是沒有缺點。鈣鈦礦的主要成份是鉛,為劇毒金屬原料。加工過程中也許會造成環境影響。另一項缺點是其耐用性,目前科學家證明鈣鈦礦可穩定操作超過1000小時,但使用上限未知。

(謝婷婷/綜合外電報導)


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謝婷婷
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