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2018年1月30日 星期二

成大光電系副教授陳昭宇 獲臺綜大系統創新優等獎

【記者于郁金/連凱斐/臺南報導】由成大光電科學與工程學系副教授陳昭宇帶領的研究團隊開發新型態「鈣鈦礦太陽能電池」材料,在太陽光譜AM 1.5G照射下,電池的光電轉換效大於20%;而在室內光源下,光電轉換效率近30%;獲臺灣綜合大學系統「年輕學者創新研究成果選拔」優等獎。
人類大量使用石化能源,排放二氧化碳造成極端氣候,威脅地球環境與生態,開發替代的再生能源已刻不容緩,太陽能為目前再生能源的主流,但現行的太陽能電池從原料開採到成品經過上百道程序,過程中消耗許多能源;陳昭宇教授研究的「鈣鈦礦太陽能電池」吸光層厚度只有傳統矽晶電池的千分之1,同時製程相對簡單、可低溫製作且耗能低,除了在太陽光下有優異的電池效率之外,對於室內環境等弱光情境也有優異的光電轉換效率,可以運用與發揮的場域更為多元。

鈣鈦礦此種晶體結構最早發現存在於鈦酸鈣(CaTiO3)礦石中,傳統的鈣鈦礦材料通常是複合氧化物,廣泛的應用在介電、超導及鐡磁等範疇;近年來,有機無機混成鈣鈦礦材料在太陽能電池領域受到矚目,2009年,日本Miyasaka團隊首次將此新型鈣鈦礦材料(CH3NH3PbI3)應用在染料敏化太陽能電池上得到3.8%的光電轉換效率,從此開啟了新型鈣鈦礦材料發展的大門。

2012年,英國Snaith團隊與瑞士Grätzel團隊以新型鈣鈦礦材料作為電池吸光層,導入固態電洞傳輸材料,製作了全固態電池元件,進一步將效率提高至9.7%和10.9%;自此之後,在固態電池架構下,全世界的研究學針對鈣鈦礦吸光層、載子傳輸層及其界面進行優化,目前「鈣鈦礦太陽能電池」效率已推升至22.7%,與單晶矽太陽能電池相去不遠(25.8%);同時該材料也可以應用於發光元件,雷射,與感測器等光電元件。
另外,在未來物聯網發展的趨勢下,針對龐大的資訊系統運作,持續供應能源是一大挑戰,「鈣鈦礦太陽能電池」可以有效捕捉微弱光源,不必外接電源與電池就能讓系統維持運作。此外「鈣鈦礦太陽能電池」可應用在可撓基板上,因此輕量化及可撓的「鈣鈦礦太陽能電池」結合物聯網、穿載式及可攜式電子元件,發展潛力十足。

陳昭宇教授於碩士班畢業後曾到台積電工作,之後於瑞士洛桑聯邦理工學院Prof.Michael Grätzel團隊研修博士學位,從半導體矽晶材料,跨入模仿植物光合作用原理的染料敏化太陽能電池研究,2012年起於成大又投入新世代的鈣鈦礦太陽能電池;雖然目前全世界對於鈣鈦礦太陽能電池的研究,都還停留在實驗室的階段,但《Science》與《Nature》等科學期刊,2013年就曾將其列為年度10大科學重要焦點議題;「世界經濟論壇」亦將鈣鈦礦太陽能電池,評選為2016年十大最有前景的技術之一,而2017年研究開發鈣鈦礦材料的學者們更獲得Clarivate Analytics中的化學領域「引文桂冠獎」的提名,對其未來性實用性與可行性寄予高度期待。

陳昭宇教授鼓勵學生尋找感興趣的題目做研究,適性發展,千萬不要像無頭蒼蠅盲目行動,目前已指導多位碩、博士生,他以獨立個體來看待每位學生,從來不緊迫盯人,希望學生自行掌握研究的進度與方向,訓練出動腦筋與解決問題的能力,身為老師,只需從旁指導,幫忙找資源即可。

成大、中山、中興、中正,4所綜合大學組成的的臺灣綜合大學系統,為發掘勇於創新研究有潛力的年輕學者致力實現夢想,創新舉辦「台綜大年輕學者創新研發成果選拔」,分為傑出獎、優等獎、佳作獎等3種獎項。
 
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