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【INNOZONE農業、食品與特化材料專題】落實產業化應用!三創新團隊提綠能與應用生技解決方案
2024-01-11

在綠能到高階製造,來自產學的頂尖團隊分別展現不同創新技術面貌。明志科大黃裕清副教授團隊開發高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池技術將協助再生能源產業突破傳統種電限制、坤印科技以iP4C™技術大幅降低高階鍍膜門檻強化高階醫材、半導體元件單體價值、以及成大鍾震桂教授團隊開發快檢拉曼光譜增強晶片提供台灣食品供應鏈先篩後檢解決方案...

明志科大黃裕清副教授盼以高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池技術打入碳中和產業鏈

隨著碳中和的全球浪潮來襲,綠色能源是世界各國相當重視的發展領域,提高綠能占比刻不容緩。科技業將面臨減少總體排放量的巨大壓力及挑戰,特別是擁有高耗電的雲端運算及數據中心的公司得爭取在電力交易競賽中的有利地位。舉例來說,一支iPhone的生產過程,會排碳80公斤左右,以平均銷售量4,689萬的銷量預估,蘋果一年將付出近5億美元的碳稅,但若能做到碳中和,即能省下巨大成本。

而世界各國的綠能主要以太陽能光電、陸岸風電、離岸風電、生質能與地熱能為主要發展領域,其中,佔比皆以太陽能光電為大宗。為了提升綠能的能源占比,提升單位面積下太陽電池光電轉換效率,以及增加太陽能可用之發電場域是最重要的方式,其中關鍵的技術樞紐即為半透明太陽能電池技術。

明志科大黃裕清副教授開發高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池技術,在材料與製程技術獲得突破,全面性兼顧多項上中下游具商業化價值的關鍵技術,包含: 鈣鈦礦材料配方、電荷傳導層材料、透明電極製程、鈣鈦礦/矽晶疊層電池、鈣鈦礦大面積塗佈以及鈣鈦礦太陽電池封裝等專利技術。整合以上六項專利技術使高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池具備高光電轉換效率、低碳低成本製程、可調整顏色、可撓曲及可透光等五項獨特優勢,可提升光電轉換效率達26%以上。

目前太陽能光電在實地應用上遭遇三大問題,如: 漁農電場域受限(透光度不足,無法同步養殖與耕種)、平行種電空間受限(台灣地狹人稠,無法提供多餘的平行種電空間)以及價格與安裝成本昂貴。高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池除了可與現有的矽晶太陽電池疊層提升單位面積下光電轉換效率達26%以上外,還可以與建物結合作為發電窗,大大的增加了太陽能發電面積與功率,解決現行太陽能光電產業痛點。

※黃裕清副教授團隊以高效率半透明鈣鈦礦太陽能電池技術,解決現行太陽能光電產業空間受限、安裝成本昂貴以及轉換效率不佳等痛點(來源:明志科大黃裕清副教授)

坤印科技以先進的鍍膜技術iP4C™,透過脈衝電漿製程,降低成本、節省能源、提高能耗,創造多功能複合膜,廣泛應用於多項高階製造產業

隨著科技的不斷發展,電子產品正朝向更小型化和多功能化的方向發展。而產品的保護層厚度將會對散熱效果和重量產生影響。透過鍍膜製程,我們能夠改善材料表面的特性,例如增強抗腐蝕性、耐磨性、親水性、抗環境因素或生物相容性等。高階鍍膜技術已經被廣泛應用於提高工業元件的品質、延長使用壽命和擴大應用範圍,這為元件注入了更多的價值。聚對二甲苯(Parylene)鍍膜具有高化學穩定性、透明、高阻水性、乾式潤滑性以及良好的生物相容性等特點,因此在醫療器材、航太和電子工業等領域得到了廣泛應用。然而,目前聚對二甲苯鍍膜製程還存在一些問題,如高溫、高能耗、高成本和低效率等,這限制了它在各個領域的大量應用。

坤印科技通過電漿電源波型設計及製程參數調整等多方面的努力,成功研發出了可進行分子結構調控的聚對二甲苯電漿聚合技術 - iP4C™。透過專利的脈衝電漿製程,我們能夠保留聚對二甲苯的原有結構,形成具有功能性的鍍膜。採用電漿製程不僅能夠提高鍍膜的鍵結強度(達ASTM D3359 最高5B等級),還能在整個製程中降低能源消耗,實現綠色低碳製程,減少碳排放。除了單一層鍍膜的應用外,我們還能夠製備出多功能複合膜賦予鍍膜不同種類特性,可廣泛應用於多個高階製造產業。

坤印科技總經理賴孟恒表示:「通過iP4C™專利技術的應用,將大幅降低聚對二甲苯鍍膜的應用門檻,經由低碳經濟的發展趨勢,將可導入各領域進行加值應用」

※坤印科技的電漿聚合技術 - iP4C™,以節能低碳製程協助客戶端大幅降低高階鍍膜門檻(來源:坤印科技)

成功大學鍾震桂教授團隊開發長效穩定可供半定量分析的快檢拉曼光譜增強晶片,提供台灣食品供應鏈先篩後檢解決方案

自多氯聯苯、三聚氰胺、回收油等重大食安事件後,食品安全檢驗已成為大眾關注的焦點之一,食安相關的檢驗市場更以每年平均8千6百萬元新台幣的速度增長。在美歐亞眾多國家,使用SERS技術進行大量食安檢驗的先篩後檢策略已經行之有年。然而台灣目前食安檢驗市場皆以傳統昂貴質譜儀方法為主,缺乏便宜、快速、穩定可靠的快速篩檢技術。

相較於傳統SERS晶片是採用金屬奈米粒子做為增強感應的活性材料,雷射光照射後可能產生糰簇、變形、溶化等行為。成功大學鍾震桂教授開發多孔金屬奈米薄膜,當受雷射光照射時會激發出表面電漿子,進而增強拉曼訊號,並且以奈米薄膜解決金屬奈米顆粒低熔點和不穩定的問題,讓基板擁有良好靈敏度、均勻性、再現性與穩定性。

而在市場佈局面,成大鍾震桂教授團隊將先以食品供應鏈中的防腐劑為主軸,推廣SERS於食安真實場域。再來將拓展至海關進口產品瘦肉精與抗生素檢測,最終搭配質譜儀,提供更快速、精準的解決方案。透過完整的商業里程規劃,最終希望應用到整個農產、加工與販售的三級產銷體系中,提高農產品的安全品質,成為台灣消費者食品安全的第一線守門員。

※鍾震桂教授團隊開發長效穩定可供半定量分析的快檢拉曼光譜增強晶片切入農業三級產銷體系,提高農產品品質安全(來源:成功大學鍾震桂教授)


※系列報導:

※本文由生策中心新創幫編輯群採訪撰寫(口述:各團隊 執筆:陳柏翔)。如有引用,請確實註明出處來源。

 

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