學研新創 - 環境科技與能源應用
可溶液印刷之軟性可透光高分子太陽電池模組製程技術
2021-12-23
曹正熙簡任研究員團隊/原子能委員會核能研究所

曹正熙、馬維揚、查厚錦、宋運明、莊智閔、鍾翠芸、胡哲誠、劉天成

核能研究所開創溶液印刷製程之大面積軟性可透光高分子太陽電池模組量產製程技術,解決傳統實驗室級之旋轉塗佈法製備元件,無法大面積化模組製造之瓶頸,並成功開發多項具商業應用競爭力之模組量產關鍵技術,包括(1) 連續性卷對卷之軟性模組量產技術,(2)創新之可透光模組技術,(3)低成本之軟性模組封裝技術,(4)空氣環境中,使用無毒之環保溶劑,(5)模組高穩定度與可靠度,(6)可靠與充分之壽命加速測試與戶外場域測試,確保商品化品質等。上述本土自主化關鍵技術已取得20件台美之核心專利,並榮獲國內、外發明展5座金牌獎之肯定。現階段正與數家大型企業合作開發,希冀連接上、下游開創國內一條龍產業鏈,並在全球市場中取得領先與競爭優勢。PSC可應用於戶外發電與室內光發電。在戶外發電部分,可應用在農業溫室、農電共生以及BIPV等等,具有極大的潛在市場,,預估到2024年將成長到14,200 百萬美元以上。而在室內光發電部分,由於近年來物聯網的蓬勃發展,物聯網相關市場預估到2025年將達到1100 億美元,輕薄之PSC可望取代傳統電池成為物聯網感測器的電源供應,預估將隨著物聯網的發展而大幅地增加其潛在市場,並將達100 百萬美元以上。

評審推薦
1. 利用可溶液印刷所製得之高分子太陽電池模組製程技術,可較傳統之旋鍍方式為優,在大面積PSC下,其光電轉換效率仍維持不變,可節省大量塗料成本,又可快速製作。目前全球尚無相同的製程,具有競爭優勢。
2. 本案申請單位所投入之創新技術業達到技術突破並掌握多項專利。
2023年度精進成果
本團隊開發了Lab-to-Fab創新量產溶液印刷製程,做為產業化技術基礎。藉由透明電極的設計使模組具有高透光度,在兼顧模組效率及光穿透度的情形下,獲得最佳的權衡效益表現,在面積達60cm2之大面積可透光有機(高分子)太陽電池模組,其可見光平均透光度分別為20.5%、28.3%與36.1%,分別對應太陽能發電效率7.1%、5.9%與4.4%,為目前相似之可透光有機(高分子)太陽能電池之最高效率。另外,新的低成本封裝技術大大提高了模組的壽命,其性能已在室外農業溫室下通過驗證,本團隊製備之可透光有機(高分子)太陽電池模組在長達約200天之長期戶外場域測試時間內,其效能並無明顯衰退。
團隊簡介
曹正熙
學歷 國立清華大學 工程與系統科學系 博士
現職 簡任研究員
經歷

原能會核研所 薦任副研究員 (2005/1~2010/1) 簡任副研究員(2010/1~2015/1) 簡任研究員(2015/1/25~迄今)
美國麻省理工學院 訪問研究員(2009/10~2010/5)
美國國家標準與技術研究院 客座研究員(2001/6~2001/12)
國立臺灣大學材料科學與工程學系暨研究所 兼任副教授(2016/8/1~迄今)
台灣有機太陽能電池產研協會 理事長(2018/4~迄今)

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