为地球节能减碳 交大光电系用「钙钛矿光伏元件」回收室内照明光
▲陈方中教授（中）领导研究团队在光伏元件研究有重大发现。（图／交通大学提供）
交通大学光电系教授陈方中领导研究团队，利用新兴钙钛矿材料制作光伏元件，回收室内照明光能量，团队以理论计算评估后发现，最高可回收近6成的室内照明能量，为节能减碳目标指引出明确研究方向。
陈方中研究团队指出，钙钛矿光伏元件的高效率与低成本特性，也可运用于物联网的低功耗感测器或致动器之上。此研究成果「以能带间隙工程提升混和阳离子钙钛矿于室内光伏应用的性能(Bandgap Engineering Enhances the Performance of Mixed-Cation Perovskite Materials for Indoor Photovoltaic Applications)」在10月4日刊载于国际权威能源材料期刊《Advanced Energy Materials》，并获编辑青睐选为当期封面内页。陈方中说明，室内照明一向是家庭用电的主要耗电来源，因此对发展低碳以及碳平衡的未来建筑来说，如何降低室内照明的耗电或回收能源损耗成为重要的课题。现今常用的矽太阳能电池，在弱光或室内光照明下的表现并不优秀，因此不论是家庭用电或是物联网应用，全世界的科学家都不断寻求永续性的解决方案。陈方中教授研究团队的成果即明确指出有适当能带间隙的太阳能电池，将有机会回收大量室内照明的能耗。
▲经调整新兴钙钛矿材料的能带间隙制作太阳能电池，可以回收大量室内照明的能源。（图／交通大学提供）陈方中表示，该研究成果有两个非常重要的讯息，第一是目前世界上对于以光伏元件回收室内照明能量的研究并没有明确指引，像是瞎子摸象，因此团队套用1960年代对于太阳能电池效率的理论计算，也就是现今已被太阳能电池研究界奉为圭臬的萧基-奎伊瑟极限（Shockley-Queisser limit）理论于室内光源（如萤光灯管或白光发光二极体），得到最佳半导体的能带间隙理论值，此结果明确指出常见的矽太阳能电池的能带间隙在室外太阳光照射下的应用情境是非常合适的，但对于室内应用情境却不是好的选择。其次，新兴的钙钛矿太阳能电池的优点之ㄧ是非常容易能调整能带间隙，因此团队借由控制钙钛矿材料的成份，将能带间隙加大，确实发现在室内照明下有较高的效率，验证了预测结果。对于未来的展望，陈方中乐观指出，目前仅是验证团队研究方向是正确的，如何把能带间隙最佳化但仍维持电池的高效率是团队下一步的挑战，未来达成50%能源回收效率的目标指日可待。