新一代可印刷式高效太陽能電池邁向量產

隨著全球氣候變化日趨嚴重，人們對低碳清潔能源的需求變得愈趨迫切。香港城市大學（城大）的研究團隊最近開發出新一代的印刷式、高效鈣鈦礦太陽能電池。這種嶄新的光伏電池不但具有可擴充性，可大規模生產，而且效率及穩定性更佳、成本更低，以及碳足跡極小。在香港特區政府創新科技署首度推出的「產學研1＋計劃」（RAISe+計劃）的資助下，城大研究團隊的目標是在一年半內建立一條試驗生產線，為可持續發展的太陽能電池未來，開拓出新道路。

太陽能是持續滿足人類未來社會對龐大清潔能源需求的可行解決方案之一。儘管目前矽晶太陽能電池技術仍主導著全球光伏市場，但它們正面臨著生產成本高昂、產品應用靈活性不足等挑戰及技術樽頸。

香港城市大學李兆基講座教授（材料科學）任廣禹教授一直是開發鈣鈦礦太陽能電池的先驅者。這種新一代的光伏技術，獲公認為有潛質及有望取代目前矽晶太陽能電池。近年，任廣禹教授與他的城大研究團隊取得了多項重大的研究突破及里程碑。他們研發的新式鈣鈦礦太陽能電池，在實驗室測試中實現了超越26%的極優秀能量轉換效率。他們並且解決了常見的電池穩定性不足問題，證明了即使在加速電池老化的實驗環境下，新研發的鈣鈦礦太陽能電池壽命仍具備超過20年的等效壽命，與市場上現有的傳統太陽能電池技術旗鼓相當。

「更重要的是，鈣鈦礦太陽能電池是以鈣鈦礦前驅體『墨水』製成，墨水可以很容易打印或塗在基板之上，形成超薄的多晶礦鈦礦電池薄膜。相對傳統太陽能電池製程需要經歷攝氏1,000度以上的工序，新型鈣鈦礦太陽能電池生產工序僅需攝氏100度左右。這使得生產鈣鈦礦太陽電池可以像印刷報紙一樣，快速量產。」任廣禹授教進一步闡述了新一代鈣鈦礦太陽能電池具有的成本效益及節能優勢：「新一代印刷式鈣鈦礦電池的製程耗費的能量更少，故其生產成本較傳統矽晶太陽能電池可便宜一半。」

此外，城大新研發的鈣鈦礦太陽能電池對陽光（光線）的入射角度及強度的依賴性較小，並具有出色的機械柔靭性，因此易於整合及融入到各種應用情景之中，包括「建築一體化光伏」（building-integrated photovoltaics, BIPV），例如在高樓密布的香港，可以在摩天大廈窗戶玻璃之上安裝半透明、柔性、可隔熱又可發電的太陽能貼膜與窗簾，又或利用太陽能電池為室內的物聯網（IoT）傳感器和可穿戴電子設備供電。

任廣禹教授也和城大香港清潔能源研究院副院長葉軒立教授合作，結合雙方研究團隊在功能材料開發與光伏器件工程的技術優勢，成立初創公司「匯科光能」（HKTech Solar Limited），由聯合團隊的Francis Lin博士負責管理，並與合作夥伴港華能源研究院（Towngas Energy Academy）共同開發具商業價值的新型高效穩定鈣鈦礦光伏產品。該初創公司結合了城大科研團隊的基礎研究專長以及技術支援能力，並加入了業界的敏銳商業觸覺，從而加快這項具極潛力的光伏技術的開發和商品化。

團隊亦正與產業合作夥伴兼投資者亞比斯科技集團（Abes Technology Group）合作，開發融合了鈣鈦礦太陽能電池的一體化光伏（BIPV）產品，包括太陽能屋瓦、太陽能水上浮板及帷幕玻璃。

藉著政府「產學研1＋計劃」提供的資助，城大研究團隊計劃在一年半內建立一條年產能可達20兆瓦的試驗生產線。目標是盡快推出革命性的鈣鈦礦太陽能電池產品，並交予投資者亞比斯科技集團和合作夥伴港華能源研究院作為試點，以進行應用試驗。

長遠來說，城大團隊將專注於開發和製造新一代鈣鈦礦太陽能板，為各種集中式和分散式的應用，包括電網、智慧城市、物聯網傳感器、可穿戴設備等，提供可擴充、價格低廉、即產即用的電力，務求開發不同配置和外形尺寸（包括剛性或柔性）的各種鈣鈦礦太陽能電池產品。

任教授總結說︰「成功獲得產學研1＋計劃的資助，就形同為研究團隊打了一劑強心針。它將促進相關新太陽能電池技術的發展，加快產品商品化的速度，從而加強香港在全球清潔能源市場中的角色，為全球清潔能源的未來作出貢獻。」