钙钛矿太阳能电池　成大陈昭宇获台综大系统创新优等奖

▲成大光电科学与工程学系副教授陈昭宇（中），获台湾综合大学系统「年轻学者创新研究成果选拔」优等奖。（图／成大提供）

记者林悦／南市报导成大光电科学与工程学系副教授陈昭宇带领的研究团队，开发新型态「钙钛矿太阳能电池」材料，在太阳光谱AM 1.5G照射下，电池的光电转换效大于20%；而在室内光源下，光电转换效率近30%，获台湾综合大学系统「年轻学者创新研究成果选拔」优等奖。人类大量使用石化能源，排放二氧化碳造成极端气候，威胁地球环境与生态，开发替代的再生能源已刻不容缓，太阳能为目前再生能源的主流，但现行的太阳能电池从原料开采到成品经过上百道程序，过程中消耗许多能源。陈昭宇教授研究的「钙钛矿太阳能电池」吸光层厚度只有传统矽晶电池的千分之1，同时制程相对简单、可低温制作且耗能低，除了在太阳光下有优异的电池效率之外，对于室内环境等弱光情境也有优异的光电转换效率，可以运用与发挥的场域更为多元。钙钛矿此种晶体结构最早发现存在于钛酸钙（CaTiO3）矿石中，传统的钙钛矿材料通常是复合氧化物，广泛的应用在介电、超导及鐡磁等范畴。近年来，有机无机混成钙钛矿材料在太阳能电池领域受到瞩目，2009年，日本Miyasaka团队首次将此新型钙钛矿材料（CH3NH3PbI3）应用在染料敏化太阳能电池上得到3.8%的光电转换效率，从此开启了新型钙钛矿材料发展的大门。

▲成大光电科学与工程学系副教授陈昭宇带领的研究团队，开发新型态「钙钛矿太阳能电池」材料，在太阳光谱AM 1.5G照射下，电池的光电转换效大于20%。（图／成大提供）

2012年英国Snaith团队与瑞士Grätzel团队以新型钙钛矿材料作为电池吸光层，导入固态电洞传输材料，制作了全固态电池元件，进一步将效率提高至9.7%和10.9%。自此之后，在固态电池架构下，全世界的研究学针对钙钛矿吸光层、载子传输层及其界面进行优化，目前「钙钛矿太阳能电池」效率已推升至22.7%，与单晶矽太阳能电池相去不远（25.8%）。同时该材料也可以应用于发光元件，雷射，与感测器等光电元件。另外，在未来物联网发展的趋势下，针对庞大的资讯系统运作，持续供应能源是一大挑战，「钙钛矿太阳能电池」可以有效捕捉微弱光源，不必外接电源与电池就能让系统维持运作。此外「钙钛矿太阳能电池」可应用在可挠基板上，因此轻量化及可挠的「钙钛矿太阳能电池」结合物联网、穿载式及可携式电子元件，发展潜力十足。虽然目前全世界对于钙钛矿太阳能电池的研究，都还停留在实验室的阶段，但《Science》与《Nature》等科学期刊2013年就曾将其列为年度10大科学重要焦点议题。「世界经济论坛」亦将钙钛矿太阳能电池评选为2016年十大最有前景的技术之一，而2017 年 研究开发钙钛矿材料的学者们更获得Clarivate Analytics中的化学领域「引文桂冠奖」的提名，对其未来性实用性与可行性寄予高度期待。据了解，成大、中山、中兴、中正，4所综合大学组成的的台湾综合大学系统，为发掘勇于创新研究有潜力的年轻学者致力实现梦想，创新举办「台综大年轻学者创新研发成果选拔」，分为杰出奖、优等奖、佳作奖等3种奖项。