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輕薄、可彎曲還超省電!韓國團隊攻克薄膜電池痛點,寫下 26.7% 世界光電轉換新高

10小时前
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韓國能源研究院(KIER) 開發的疊層鈣鈦礦電池 圖片來源:KIER
韓國能源研究院(KIER) 開發的疊層鈣鈦礦電池 圖片來源:KIER

矽晶太陽能遇到瓶頸?下一代「疊層薄膜」技術強勢登場

當前全球綠色能源轉型的浪潮中,太陽能光伏扮演著至關重要的角色。然而,長期佔據市場絕對主流的傳統單晶矽太陽能電池,其光電轉換效率已非常接近約 29% 的理論物理極限,未來的提升空間極為有限。為了突破這個天花板,全球再生能源科學家紛紛將目光轉向「疊層(Tandem)太陽能電池」技術,透過將兩種不同吸收光譜的材料堆疊,期望能榨出更多的太陽能電力。


在眾多疊層組合中,「鈣鈦礦(Perovskite)」與「銅銦鎵硒(CIGS)」的搭配被譽為薄膜太陽能領域的夢幻組合。鈣鈦礦負責吸收短波長的高能量可見光,而底層的 CIGS 則吸收長波長的近紅外光。更重要的是,這兩種材料都能製成極薄的薄膜,具備輕量、可彎曲與柔性特徵,能安裝在建築曲面牆面、車頂甚至是航航航天設備上,完美解決了矽晶電池笨重且無法彎曲的硬傷。


韓國 KIER 突破關鍵瓶頸,寫下 26.7% 光電轉換世界紀錄

即便概念完美,將兩種不同材料疊加在一起時,科學家們一直面臨著嚴峻的工程挑戰:在結合過程中,鈣鈦礦吸光層容易發生結構受損與性能退化;同時,中間的介面層與頂部電極還會產生不必要的「寄生光吸收」,導致光電流白白流失。這些介面與光學損耗,讓鈣鈦礦/CIGS 疊層電池的實際效率長期難以大幅突破。


為了解決這個全球性的技術難題,韓國能源研究院(KIER)太陽能研究部門的團隊展開了深入的機理分析。由資深研究員鄭仁英(In-Young Jeong,音譯)領導的團隊,成功開發出全新的介面材料與加工技術,大幅減輕了複合過程對鈣鈦礦層的傷害。同時,研究團隊優化了頂部透明電極與電荷傳輸層的結構設計,將光學損耗降至最低,最終在小於 1 cm2 的試驗元件上,成功創下了 26.7% 的光電轉換效率認證世界紀錄!


權威機構第三方認證!韓國再度搶回全球薄膜技術龍頭

這項驚人的成果並非僅止於實驗室自嗨,該紀錄已獲得德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)這家全球頂尖第三方機構的官方嚴格認證,並已被正式收錄於美國國家可再生能源實驗室(NREL/NLR)所發布的「最高研究電池效率圖表(Best Research-Cell Efficiencies Chart)」中。


值得一提的是,在此之前,小於 1cm2 面積的鈣鈦礦/CIGS 疊層電池世界紀錄為 26.3%,是由韓國首爾大學與韓國科學技術研究院(KIST)於 2025 年共同創下。如今 KIER 團隊再次打破自身國家保持的紀錄,一舉超越了德國與中國等強勁競爭對手,不僅證明了研究團隊在實驗室中測得的 27% 潛力效率,更再次鞏固了韓國在全球下一代薄膜太陽能領域的絕對技術領先地位。


擺脫笨重限制!輕薄軟性電池開啟航天與智慧車載新紀元

這項技術突破的意義,遠不止於數字上的競逐,更在於其龐大的商業化應用潛力。研究團隊強調,這套複合技術在同步降低介面損耗與光學損耗的同時,也顯著提升了元件的長期運行穩定性,克服了過去鈣鈦礦電池最令人頭痛的壽命短板。


由於「鈣鈦礦/CIGS」疊層電池具備超高功率重量比(Power-to-weight ratio),且可捲曲收納,未來除了能大幅提升單位面積的發電量外,更能深度融入多元生活場景。例如,它可以貼附於穿戴式裝置、電動車車頂或建築物的玻璃外牆上;在空間與重量受到極致限制的太空產業中,該技術更是小型衛星、低軌通訊站與太空數據中心理想的輕量化電源解決方案。


邁向大面積與商業化:下一站,突破 27.5% 效率大關!

目前全球各國團隊也在積極推進大面積(如大於 1cm2)的鈣鈦礦/CIGS 疊層電池研發,例如德國赫姆霍茲柏林材料與能源中心(HZB)目前保持著大面積 25.5% 的認證紀錄,並預告內部測試已邁向 27.5%。KIER 團隊的成功,無疑為全球薄膜太陽能產業注入了一劑強心針。


隨著研究團隊下一步計畫將此技術推向大面積元件開發,並進一步探索極端環境下的應用耐受性,高效率、超輕薄且可彎曲的「鈣鈦礦/CIGS」疊層太陽能電池,正加速從實驗室走入日常生活與前沿科技領域,預示著全球太陽能產業即將迎來全新的綠色革命!


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最新活動|【2026 Energy Taiwan 與您相約J0717攤位】

展覽日期|2026年10月14日(三)至10月16日(五)

展覽時間|10月14日至15日10:00–17:00;10月16日10:00–16:00

展覽地點|台北南港展覽館一館1樓

鈣鈦礦聯盟與聯盟會員攤位|J0717

參展主題|PEROVSKITE AI


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