綠色能源,  陽光新知

2021 太陽能創新技術走到哪?抗極端、高效率、新材料!

抗極端狀況-抗低溫又防火

雖然目前能看到的太陽能設備起火的案例不多,但是針對於目前全球的氣候狀態,走向極端氣候可能是必然的趨勢,再生能源設備如果能夠更具備彈性去應對氣候,也是產業技術發展的一大重點。

上圖:有防火材料墊底的太陽能板裝設方式;下圖:無防火材料墊底的太陽能板裝設方式(延燒到屋頂內層的案例皆為此型態) / 環境資訊中心, 消費者聽

日本與台灣的氣候狀況有所類似,除了夏天偶有颱風、位處地震帶不乏地震,還多了高緯度地區有降雪的低溫情境。日本東芝就開創了全新的電池特性:零下30度也能運作的水系鋰離子二次電池(簡稱為「水系電池」)。

改良現行鋰離子二次電池,由於液態電解質含有有機溶劑,使用上易有漏液以及爆炸的危險,新型態的水系電池因為電解液不可燃、且低溫也不結凍的特性,不論是火災或低溫狀態都能保證使用安全,也更保障了未來再生能源會更貼近家戶的情境。


更高效率-把握所有光照情境

太陽能逐漸被大眾熟悉至今,我們仍會直觀的聯想到,陰天、雨天、日照較低的地方是否也適合鋪設太陽能?最簡單的概念而言,只要有陽光就能有電流產生,只是現在的產品在低光狀態的轉換還沒有被發揮到極致,以至於確實在陰雨天發電效率有所差異。

科學人雜誌

染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell,縮寫為DSSC、DSC 或DYSC)是模仿光合作用原理,研製出來的一種廉價的薄膜新型太陽能電池。

  • 染料敏化太陽能電池的製作成本遠低於矽太陽能電池,有很高的發展潛力,但光電轉換效率一直無法提升。
  • 最新的研究結果顯示,以人工葉綠素——「紫質」做為染料,可大幅提高光電轉換效率。

來自瑞士洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 開發出一款給 DSSCs (染料敏化太陽能電池) 使用的太陽能染料,名為 MS5 敏化劑。這個材料的特色在於高靈活性和多功能性,應用在太陽能板上除了在全日照能讓轉換電流的效率發揮到極致之外,因為他更有效率的轉換,即使是在陰雨天也能讓發電效率比起現行的技術更好!期待這個技術,日後被廣泛應用,也能更讓不同的日照條件都發揮更好的發電效率!


新材料-更多可能性

鈣鈦礦太陽能電池/Tech orange

現行的光電技術是以矽晶為主,這種太陽能電池堅固耐用,成本也不斷下降,但是一大缺點是能源轉換效率極差,理論上來說能做到最高30%,但是因為商用考量、氣候、方位等等因素,實際轉換通常無法做到最高效率。

以此脈絡之下,科學家也不斷在尋找更高轉換效率的材料,最近的研究指出「鈣鈦礦」太陽能電池(PSC)能夠做到最高66%的轉換效率,能夠避免熱能散逸、減少能源浪費。

這個新技術目前也接近商用,雖然還未能得知價格,但是相信未來有機會能逐步取代矽晶,成為第二代更效率的產品!


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