科大突破光電轉化 太陽能手機有望

高分子太陽能電池輕巧且易於大量生產,顏河(中)帶領的研究團隊最近更將其光電轉化率推高至逾10%。歐陽文倩 攝 香港文匯報訊(記者 歐陽文倩)現代科技令太陽能電池能像相機的膠底片般「打印」出來,但由於其光電轉化率始終無法突破10%,令它的應用大大受限。香港科技大學化學系助理教授顏河的研究團隊與美國北卡羅來納州立大學合作,研發出新的材料設計原則,並創造出3種新的高分子材料,將之加以組合,一年內成功找出5組太陽能電池的材料組合,光電轉化率高達10.1%至10.8%,突破科學界的瓶頸。未來手機、平板電腦隨身藉陽光充電再不是夢,遙控器也可以不再需要電池。 轉換率推高1%突破瓶頸 說起太陽能電池,不少人想起的都是用單晶硅片製成、硬硬的太陽能板,但其實現時太陽能電池已能透過「印刷術」,製成如相機膠底片般的「高分子太陽能電池」(Polymer Solar Cells)。這類電池能大量生產,成本又低,比傳統的更輕巧,且不容易碎。不過,由於它的光電轉換率一直只得2%至4%,全世界現有約500多組科研團隊努力鑽研,也只能找出兩組材料能達到9%,但相關材料卻難於大量生產,一眾科學家已在有關瓶頸苦苦掙扎了4年。 顏河帶領的研究團隊,卻於這時發現了一個結構單元,亦是團隊研發的3種高分子材料共有的特質。這種結構單元令材料隨溫度而產生質變。在攝氏85度時,材料是紅色的液體;在25度時,它則是墨綠色的凝膠狀。研究團隊發現,這樣的材料特別適合應用於太陽能電池上,於是團隊藉此順藤摸瓜,再配合相應的富勒烯(Fullerene)受體,研發出更多的材料組合。剛於本周一在《自然通訊》上發表的論文,就詳述了研究團隊一年來所找出的5種材料組合,其光電轉換率都高達10.1%至10.8%,突破了科學界的瓶頸。 顏河笑言,雖然9%和10%看起來差距不大,但卻是行內人的一個「心理關口」,「因為傳統太陽能電池最差的也能達到10%光電轉化率,高分子太陽能電池則因為達不到這條界線,而不受重視,所以這次能突破,也有很大的意義,並為未來再進一步的研究定下基礎。」現時,研究團隊於實驗室的最新結果,已進一步把光電轉化率推高至11%。 非洲國家可成「充電神器」 有關的研究將有助手機、平板電腦隨身充電,於光線充足的非洲國家更可成為「充電神器」;遙控器只要接上手指般大小的高分子太陽能電池,就不再需要其他電池便能運作。團隊的研究成果雖然突破了科學界瓶頸,但仍有一些困難待克服,例如相較傳統太陽能電池有10年至20年壽命,高分子太陽能電池的壽命只有5年至7年;而一般工業用電,也需要有20%的光電轉換率等等。研究團隊都會再進一步從這些方面研究突破。 此外,顏河亦表示,他們希望研製出疊層的高分子太陽能電池,以善用太陽能光譜下不同的光,在吸收可見光之餘,還要吸收見不到的紅外光,「但這要求更多的配合,會有點困難。」

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