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更新日期:2019-03-04
類       別:108嘉大新聞
發布單位:嘉義大學
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嘉大電機工程學系江政達教授指導的大學生簡亮語以「火龍果取代人工合染料製成染敏化太陽能電池」研究登上國際期刋點擊右鍵可預覽大圖 嘉大學生以火龍果製成染敏化太陽能電池研究登國際期刋
  發展綠能產業,尋找替代能源為目前國家重要政策。近年來,能源問題爭議不休,核能雖是相對乾淨的能源,但福島核災後令人聞之卻步,反核聲浪不斷;PM2.5對人體為害,火力發電成為眾矢之的;太陽能發電版雖是綠能,但卻無法擺脫重金屬對環境污染的隱憂。嘉義大學電機工程學系江政達教授指導大學生簡亮語,最近以火龍果取代人工合染料製成染敏化太陽能電池研究登上國際期刋,為傳統太陽能板製作造成的環境汙染,開啟了新的契機。

  替代能源當中最讓人們期待的就是太陽能,太陽能幾乎取之不絕、用之不盡,但傳統矽基材或薄膜式太陽電池必須在無塵室的高規格環境下製作,所需的製程技術層次高,製作過程繁瑣,故受限於特定製程環境及高價位的生產設備。相對地,染敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell)可利用低成本的製程技術,如狹縫型擠壓式塗佈方式的製程,製程中所需技術層次低,且可在非真空環境與一般室溫下直接製作、組裝即可。

  染敏化太陽能電池製作雖較為簡易,但仍以使用人工合成染料為主,少數使用蔬果作為染料來源。人工合成染料可獲得最高的效率,但依舊產生新的汙染問題,為了減少污染,使用藍莓、覆盆子、黑梅、石榴果、蔓越莓等、火龍果等取得之天然染料,這些蔬果含有深色的花青素,就可以作為替換材料,該研究即是以火龍果作為主要染料來源。然而染敏化太陽能電池亦有其缺點,例如轉換效率比矽基太陽能電池低、染料激發態壽命短、光電轉換效率尚低等。

  以甄試榜首上中興大學電機研究所簡亮語同學表示,目前核電廠面臨存廢問題,臺灣的電力系統已經面臨能源危機,染敏化太陽能電池有別於其他種類的發電系統,相對無汙染且成本較低,因而有了以火龍果製作染敏化太陽能電池的想法,並且將太陽能電池結合至自行開發的轉換晶片,形成一組具有高靈敏度火龍果太陽能電池轉換器,可應用太陽能電池特性來偵測陽光強度。

  電機系教授江政達表示,基於保護地球,減少傳統太陽能板製作及丟棄後所造成的環境汙染,與學生共同研究有機型態的太陽能電池,歷時2年,利用火龍果製作太陽能電池的實驗發現,相較其他水果材料,發現最後以火龍果本身的染劑,塗在FTO玻璃片上可達到最顯著的電極電壓,並將玻璃片的電極連接至自行開發的轉換晶片,此晶片目前具有全世界最佳之靈敏度,透過晶片轉換即可形成具高靈敏度火龍果染敏太陽能電池。因此,可適用在偵測陽光強度的應用上,如感知溫室內蘭花的陽光強度。

  江政達指出,新型態不笨重且具環保的太陽能電池將會是未來主流;因為傳統製作時所形成的化學汙染與丟棄後對環境造成的傷害,是研究者急需克服與認真面對的。雖然火龍果染敏太陽能電池所形成的太陽能轉換效率比起傳統太陽能電池仍需再提升,但未來具高太陽能轉換效率且環保的設計仍是值得後續開發追求。
萃取火龍果染劑之過程
指導老師與學生討論晶片在電路板上佈線之實驗過程
將火龍果染敏太陽能電池運作在溫室蘭花測陽光強度之實驗過程