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嚴鋒(左)及其博士生尤朋(右)研發了高效能、低成本的「石墨烯鈣鈦礦半透明太陽能電池」。 歐陽文倩 攝
香港文匯報訊(記者 歐陽文倩)人類一直在尋找可再生的潔淨能源,太陽能是其中的一項選擇,但其應用和轉化上卻有不少限制。理工大學應用物理系副教授嚴鋒及其研究團隊,透過運用石墨烯高透過率、高導電性能及耐用等特質,製作出「石墨烯鈣鈦礦半透明太陽能電池」,大大加強第三代太陽能電池的性能,能量轉換效率(PCEs)平均可高達12%,較傳統半透明太陽能電池的7%大幅提升。嚴鋒表示,有關發明產生的每瓦電成本少於0.5元,遠低於太陽能硅電池價錢逾五成,相信有利日後廣泛使用。
太陽能電池是近年科學界的熱門議題之一,由第一代又厚又笨重的晶體硅太陽能電池,至第二代只能一面吸光的薄膜太陽能電池,發展至現在第三代導入有機物和納米科技去製作的太陽能電池,但如何進一步提升效能,一直是科學界的研究瓶頸。
嚴鋒團隊成果刊著名期刊
嚴鋒及其團隊所研究的就是屬於第三代的鈣鈦礦太陽能電池。有見現有的半透明太陽能電池之能量轉換效率通常低於7%,其研究團隊就想到是否能把高透過率、高導電性能、耐用且成本低的石墨烯應用在研究之上。
結果,研究團隊就首創以鈣鈦礦材料做吸光層,並以塗層(coating)方式,把石墨烯用來做上層電極,讓電池達到半透明效果,並可兩面吸光。研究團隊再進行了一系列「優化措施」,包括選取合適的黏合劑把不同物料層貼好、優化每層物料厚度,及使用多層石墨烯以減低電阻。
最終團隊所製出的「石墨烯鈣鈦礦半透明太陽能電池」,其能量轉換效率平均可高達12%,較之前的7%大大提升。有關研究已於材料科學的著名期刊《Advanced Materials(先進材料)》刊登。
半透明特質 可作窗戶外牆屋頂
嚴鋒研發的電池厚度小於1微米,而且具半透明的特質,可以融合到建築之上,以作為大廈的窗戶、外牆、天窗和屋頂等。嚴鋒表示,理論上有關電池可支持整棟大廈的用電,「不過這也和用電情況有關,難以一概而論。」此外,有關電池的製作物料都不貴,相信在大量生產下,電池產生的每瓦電成本少於0.5元,遠低於太陽能硅電池價錢逾五成,而且石墨烯具柔軟性質,「半透明鈣鈦礦太陽能電池,可採用印刷或捲對捲的方法而進行大量生產。」
不過,有關電池仍有進步空間,例如電池的壽命現時為1年至2年、其效率及穩定程度仍有待提升,嚴鋒希望可進一步研究以改善問題。與此同時,他亦會向政府申請資助,希望可以將研究轉化,盡快用於社會之上。
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