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功率技術/新能源  

微型太陽能電池可望讓電動車邊開邊充電

上網時間: 2015年09月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:鈣鈦礦  太陽能電池  鋰離子電池  電動車 

美國凱斯西儲大學(Case Western Reserve University)的研究人員表示,透過串聯4個微型的鈣鈦礦太陽能電池,不僅得以提高電壓,還能以7.8%的效率直接光充電鋰離子電池。鈣鈦礦太陽能電池較傳統的太陽能面板更小,可望在不久後徹底改變電動車的充電途徑。

這項研究發表在最新一期的《自然通訊》(Nature Communications) 雜誌,可望為未來更潔淨的交通運輸與新式家用電源創造機會。

「我們發現太陽能電池和電池之間十分『速配』」,主導這項研究的Kent Hale Smith高分子科學與工程教授戴黎明解釋,「其他研究多半利用聚合物太陽能電池為鋰離子電池充電,但一直未能達到這樣的能效。」

(來源:Case Western Reserve University)
圖中顯示以串聯的鈣鈦礦太陽能電池為鋰離子電池進行光充電

事實上,研究人員指出,這項研究的整體光電轉換與儲存效率都超過目前已知的其他光充電元件耦合鋰離子電池、液流電池或超級電池的組合。

鈣鈦礦太陽能電池具有與鈣鈦礦物晶體結構一樣的活性材料,因而可望用於實現擷取太陽能的新設計。相較於矽晶太陽能電池,鈣鈦礦太陽能電池能將頻譜更廣泛的太陽光轉換為電能。

戴黎明的研究團隊在實驗室中製作多層太陽能電池,使其提高了能量密度、性能與穩定度。根據測試顯示,這種三層的太陽能電池也能根據需要轉換成單一的鈣鈦礦薄膜。

透過串聯4顆約0.1平方公分的電池,研究人員們進一步提高了開路電壓。「太陽能到電能」的轉換效率可達到12.65%。

為了充電鈕扣型鋰離子電池,研究人員利用了磷酸鋰鐵(LFP)陰極以及鈦酸鋰陽極。其光電轉換與儲存效率約為7.8%。整個10次光充電/電流恆定放電週期持續 約18個小時,該技術在整個週期幾乎維持一致的放電/充電曲線,顯示具有較高的週期穩定度以及元件相容性。

該研究論文的另兩名作者凱斯西儲大學高分子科學與工程研究助理Jiantie Xu與Yonghua Chen預計,「在不久的將來,這項成果將可用於打造家庭中為汽車充電的系統,因為鈣鈦礦太陽能電池最終將可以製造的像軟性薄膜一樣,因而直接內建於汽車中,」讓行駛在路上的電動車邊開邊自動充電。

編譯:Susan Hong

(參考原文:The route to cleaner e-cars - coupling perovskite solar cells,by Paul Buckley)





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