【專題企劃2】有機太陽能電池微型模組 國際認證的新紀錄─中央大學與位速科技集團攜手改寫光電轉換效率世界紀錄

by Yang-Kuang Chao
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圖1. 位速科技研發之有機太陽能電池微型模組/ 陳家原助理教授提供

撰稿  /  Stella Y.T. Sun (科學推展中心特約編輯)

中央大學新世代光驅動電池模組研究中心與位速科技(Ways Tech)聯合研發的有機太陽能電池微型模組(OPV mini-module)於2021年五月,創下國際認證的新世界紀錄-光電轉換率高達13.6%-並登上權威雜誌《Progress in Photovoltaics》,成為該雜誌創刊28年來,首個研發成果被收錄於Solar Cell Efficiency Tables的台灣產學聯合研究團隊。

此次受到國際矚目的有機薄膜光伏技術(OPV, Organic Thin-Film Photovoltaics),與染料敏化太陽能電池(DSC, Dye-Sensitized Solar Cells)和鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells)三者被稱為新世代光驅動電池技術的代表,由於其製程對比於傳統結晶矽太陽能電池而言十分節能減碳,且電池能達到多彩性和可繞曲性,未來的民生應用與商業價值,不可估量。以核心材料研發而言,台灣在上述三種技術領域皆有非常傑出的學術研究成果,尤其是新技術代表中的染料敏化和有機薄膜,其研發實際上從90年代就開始了,這也奠定了台灣發展鈣鈦礦新技術的基礎。依據Solar Cell Efficiency Tables,各類太陽能電池技術可依作用面積的大小區分為微小裝置(Tiny device)、元件(Cell)、微型模組(mini-module)、次模組(sub-module)、模組(Module);本次創下光電轉換效率新世界紀錄的微型模組,正是可以開始投入實際應用的尺寸,透過研發經驗的持續累積與精進,未來更大尺寸的商業化成品令人期待。

中央大學新世代光驅動電池模組研究中心(RCNPV)麾下的太陽能電池效率驗證實驗室(PVEVL)於2017年取得ISO/IEC 17025校正實驗室的國際認證,並已通過認證延展至2023年,是目前全國大專院校唯一獲得認證的PV校正實驗室,且研究中心不單以實驗室來協助各產、學、研單位驗證電池效能,所有研究人員也持續積極參與新世代光驅動電池模組的製程技術研發。現今已投入新世代光驅動電池模組技術的企業包羅海內外,各界都朝著同步提高光電轉換效率與面積的目標而努力,科技部也正是在十多年前就看準了這點,伸出了橄欖枝,希望國內的頂尖材料與製程技術研發能進一步整合,因此設立了有機太陽能電池研究量測實驗室,而中央大學也以實驗室為核心基礎,建立了RCNPV,希望促進新世代光驅動電池的商業化,十年耕耘,現已邁進關鍵一步。

2021年五月,為加速驗證結果的審查以登錄新世界紀錄,中央大學與位速科技聯合研發的有機薄膜太陽能微型模組,於中央大學優先完成驗證後,另送至位於義大利的歐盟聯合研究中心光伏實驗室(JRC-ESTI)進行再次確認,雙方所得數據高度重合(見下圖),可見中央大學太陽能電池效率驗證實驗室(PVEVL)的技術能力已近乎和世界上少數幾間全球認可的權威實驗室並駕齊驅。展望未來,實驗室也正朝著成為Solar Cell Efficiency Tables認可指定實驗室的目標邁進,以提高研發成果的國際能見度,如此不僅免除了國內PV研究者在運送樣品過程中需承擔的風險和成本,更能造福台灣、甚至鄰近國家的產學研單位,成為台灣科技業接軌國際的橋樑。

圖2. 中央大學太陽能電池效率驗證實驗室(PVEVL)與歐盟聯合研究中心光伏實驗室(JRC-ESTI)驗證數據比較圖/ 陳家原助理教授提供

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