2008-06-18

不完美造就完美的太陽能電池

Perfecting a solar cell by adding imperfections
http://www.physorg.com/news132854298.html

June 16, 2008

奈米科技為太陽能電池的改良鋪路。新研究證明一層奈米碳管薄膜也許能替換掉常用於太陽能電池中的二層,在較低的成本下提供改善過的效能。研究者發現了一種令人驚訝的方式將他們所需的特性賦予奈米碳管:缺陷。

當前,這些太陽能電池,稱為染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells),有一層以氧化物製成的透明薄膜,那鋪在玻璃表面並傳導電流。此外,另一層以鉑製成的薄膜則扮演一種催化劑來加速所涉及的化學反應。

然而,這些材料都有缺點。氧化物薄膜無法用在彈性材料上:它們在堅硬與抗熱的基質(例如玻璃)上表現好很多。這增加了成本並限制了能夠製造的產品種類。而且製造鉑薄膜需要昂貴的設備。

Santa Fe Institute 的 Jessika Trancik、Michigan 州立大學的 Scott Calabrese Barton 以及 Columbia 大學的 James Hone 決定要使用奈米碳管創造出一種單層,那能做到氧化物與鉑層的功能。他們需要它具備三種特性:透明、導電性與起催化作用的活性。

普通的奈米碳管薄膜的這些特性不過爾爾。改善某種特性的明顯方法卻會犧牲掉其他特性。例如,使薄膜變厚使它的催化作用更好,不過它的透明度卻會降低。

先前的理論已指出,當材料有微小的缺陷時,提供地點讓化學物質附著,身為催化劑的表現也許會更好。故研究者試圖將奈米碳管暴露在臭氧中,那使它們變得有點粗糙。他們發現,很薄的薄膜變成了很棒的催化劑,有著 10 倍以上的改善。

為了要對付透明度與導電性之間的得失(trade-offs),研究者在碳管的底層嘗試了另一種絕招:他們創造出較長的奈米碳管。這同時改善導電性與透明度。

奈米碳管薄膜或許也能用於燃料電池與電池中。

"為了要改變材料特性間的得失並在給定的材料中獲得更多效能,此研究是使用材料奈米結構的例子 -- 在非常小的尺度下改變如缺陷密度與(奈米碳管)管長," Trancik 說。"讓廉價的材料以一種先進的方式表現,對於達成低碳排放與降低能源技術成本而言相當關鍵。"

研究者將他們的結果發表在最近一期 Nano Letters 上。他們目前正為此技術申請專利中。



◆ 英特爾IBM 殺進太陽能市場

【經濟日報╱記者何易霖/台北報導】 2008.06.18

太陽能產業火熱,英特爾與IBM昨(17)日不約而同宣布加入戰局。英特爾投入傳統的矽晶太陽能電池領域,明年中量產;IBM則專攻新世代薄膜太陽能電池研發。

英特爾與IBM兩大科技業加入太陽能領域,等同為太陽能長期發展趨勢看好背書,其中又以英特爾的投入,勢將掀起太陽能業搶料新旋風。

太陽能業界認為,英特爾向以經濟規模聞名,未來產能相當可觀,加上其在半導體業舉足輕重的地位,料源廠可能得看其臉色,會讓缺料狀況更嚴重,且矽晶圓價格已衝上歷史高價,未來矽晶圓廠「被客戶追著跑」的狀況也將加劇,其他電池廠對綠能、合晶等料源相對充足的矽晶圓業者倚賴度勢必提高,可望因而受惠。

在台灣太陽能矽晶圓業者中,綠能已與韓國DC Chemical等業者有供料關係;中美晶除了有老牌多晶矽大廠Hemlock、Wacker等外,近期新增美國Arise等料源供應商;合晶轉投資的陽光能源(Solargiga)在大陸也有穩定地位。

英特爾去年第三季時便透露對太陽能產業相當有興趣,昨天宣布將旗下一個新創營運單位獨立成立新公司「SpectraWatt」,作為發展太陽能電池的基礎,明年中開始出貨。隨「SpectraWatt」成立,也讓英特爾的太陽能布局浮出檯面。

英特爾規劃初期將投入5,000萬美元,高盛集團子公司Cogentrix Energy LLC、PCG乾淨能源與科技基金(PCG Clean Energy and Technology Fund)與德國太陽能模組製造商Solon AG也將參與投資,預計本季末完成所有程序。

IBM則是與日本東京應用化學工業(TOK)合作,研發新的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池,目標將CIGS薄膜太陽能電池光電轉換率由目前的6%到12%,提高至15%以上。

IBM指出,IBM與TOK並不打算進入太陽能模組生產業務,但希望在未來二、三年內發展出新技術,提供技術使用權並收費。業界認為,CIGS薄膜太陽能電池目前並不成熟,IBM投入相關技術研發,短期不會衝擊產業結構。



◆ 杜邦 桃園設太陽能研發中心

【經濟日報╱記者龍益雲、何易霖/桃園報導】 2008.06.18

看準全球太陽能光電市場成長前景,美商杜邦(DuPont)昨(17)日在台灣桃園成立太陽能光電研發中心,預計投資300萬美元,提供傳統矽晶太陽能電池與新世代薄膜太陽能電池專業材料研發服務。

杜邦是生產太陽能關鍵原料耗材的大廠之一,在相關領域投入超過20年,其在台灣設立研發中心,有助帶動茂迪(6244 )、昱晶(3514)、綠能(3519)等台灣太陽能業者朝更先進製程技術發展。

此外,杜邦現階段在提供傳統太陽能電池所需的銀膠、鋁膠,以及新世代薄膜太陽能電池所需的Solamet導電漿料、Tedlar背板材料以及EVA封裝膜等關鍵材料,其中Tedlar背板材料以及EVA封裝膜現階段市場大缺貨,杜邦在台灣深耕,也將拉近其與台灣太陽能廠的互動關係。

杜邦微電路材料全球事業總裁鄭憲誌表示,太陽能產業正蓬勃發展,估計未來幾年內每年將以超過30%的幅度成長,現階段除了日本之外,包括台灣、中國大陸、韓國、印度等,新的太陽能電池製造商、模組廠不斷擴廠增加,杜邦太陽能光電研發中心的成立,不僅可提供亞太地區客戶最即時的服務,同時也扮演該地區的技術關鍵樞紐。

※ 相關報導:

* Transparent and Catalytic Carbon Nanotube Films
http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/nalefd/2008/8/i04/abs/nl071945i.html

Jessika E. Trancik, Scott Calabrese Barton, and James Hone
Nano Lett., 8 (4), 982–987, 2008.
doi: 10.1021/nl071945i
新製程讓奈米纖維具複雜形狀且長度不受限
「超級紙」:新奈米紙比生鐵更抗斷裂

爆米花球設計使染敏太陽能電池效率加倍
結晶矽太陽能電池的新紀錄
太陽能產業 將掀整併潮
當能源飆漲時 日本大規模測試燃料電池

2 則留言:

fsj 提到...

染料敏化電池量產潛「利」無窮

自由時報 2008-06-19 記者陳永吉/特稿

在油價高漲下,替代能源研發的腳步也加快許多,其中太陽能領域從第一代的矽材太陽能電池,到近一、兩年第二代的薄膜太陽能電池蓬勃發展,目前第三代的染料敏化太陽能電池也在鴨子划水,永光副總周德綱表示,雖然染料敏化太陽能電池離商品化還有一段路要走,但一旦順利量產,在製造成本低廉下,商機無限。

周德綱說,染料敏化太陽能電池的優點非常多,目前傳統的矽材太陽能電池在不同的溫度下,會影響轉換效率的表現,但染料敏化太陽能電池可容忍的溫度範圍較大,對於陽光入射的角度也較不敏感,另外,染料敏化太陽能電池可快速且連續的生產,且因為採用有機材料,開發性較不受限制。應用方面,染料敏化太陽能電池也用於室內,應用面更廣。

對於染料敏化太陽能電池的缺點,周德綱也不諱言指出,目前染料敏化太陽能電池的實驗室轉換效率僅有7%,這樣的轉換效率能夠商業化量產,才會有競爭力,但要能當發電廠使用,恐怕還得將轉換效率提高至10%以上。

周德綱看好台灣未來在染料敏化太陽能電池的發展及應用,他說,台灣不論在紡織、塑化等製造領域上,屬於世界第一,現在許多消費性產品,台灣的量產能力也不輸先進國家,未來染料敏化太陽能電池的設備投資金額也不高,單位成本也會較第一、二代便宜,台灣如果能在轉換效率上有所突破,優勢自然顯現。

長遠來看,周德綱指出,預估到2010年,全球新的應用如染料敏化太陽能電池產出僅約70MW(百萬瓦),但到2030年,將大幅增加至133GW(十億瓦),甚至超越矽材太陽能電池,潛力無窮。

周德綱指出,全球染料敏化太陽能電池龍頭廠英國G24i,將於7月推出染料敏化太陽能手機充電器,是全球首度量產的商業化產品,雖然轉換效率僅3%,但已經跨出重要的一步,在多晶矽太陽能電池缺料、薄膜太陽能電池又有轉換效率不佳及矽甲烷短缺等缺點的情況下,染料敏化太陽能電池將趁勢追趕,產業前景看俏。

fsj 提到...

聯相 將建七座太陽能電池廠

【經濟日報╱記者宋健生/台中報導】 2008.10.03

聯電榮譽副董事長宣明智昨(2)日宣布,聯相光電未來五年將在中科投資900餘億元,陸續興建七座薄膜太陽能電池廠,民國103年總產能可達1GW(10億瓦),成為全球最大薄膜太陽能電池廠。

總統馬英九昨天到聯相參觀,由宣明智簡報。聽完簡報後,馬英九當場要求台中縣長黃仲生及中科管理局長楊文科,全力配合提供聯相建廠所需土地,希望在中科建立全球最大的薄膜太陽能電池生產聚落。

馬英九昨天上午先到大甲鐵砧山,參加永信製藥主辦的第35屆永信盃全國排球錦標賽,隨後轉往中科后里園區參觀聯相。馬英九對聯相的英文名稱「NexPower」很感興趣,說中文翻譯為「明日之源」,象徵薄膜太陽能產業將是明日之星。

聯相原名晶能科技,成立於94年11月,初期鎖定傳統矽晶材料領域生產太陽能電池,去年投入薄膜領域,同時更名為聯相,並向日商ULVAC購置薄膜生產機台。聯相資本額13億元,聯電與欣興為兩大股東。

聯相已投入110億元,在后里園區規劃興建三座薄膜太陽能電池廠,其中一廠第一期生產線已在今年5月投產,每月產能約1MW(百萬瓦),二期生產線10月底投產後,全廠年產能將增至37.5MW。

另外,興建中的中科二廠預計明年第二季投產;至於第三廠也已上樑,未來三座新廠的總產能可達200MW。聯相總經理王修銘說,第四廠以後,每座新廠年產能都將在200MW以上,預估103年七座工廠的總產能可達1GW。

王修銘說,印度MOSARBAER去年率先宣布投入大尺寸薄膜太陽能電池,但迄今仍未產出,聯相反而「後發先至」,目前接單能見度已到明年底。

對於外界關心的聯相股票上市規劃,王修銘說,明年中科四廠展開規劃時,也會同時啟動股票上市規劃。以目前1W約3美元的售價估算,聯相今年的營收接近9億元,明年上看20億元。

現階段聯相生產的薄膜太陽能電池,轉換率約為7%。不過據了解,馬英九昨天參觀聯相時,在牆上一塊展示的高效能薄膜太陽能電池板上簽名,這塊太陽能電池板的轉換率已接近10%,被視為聯相的秘密武器。

※ 若沒記錯,薄膜的轉換效率記錄大約在 11% - 12%