政大大學報

發電隔熱紙 助汽車節能

2018/10/25 01:11:13

【記者林傑立綜合報導】環保意識抬頭,許多車主會選購車窗用隔熱紙降低車內溫度,減少車內冷氣使用。而來自義守大學電子系的周佳蓁、周浩倫、楊椀淳及鄭仲廷設計出「可自行發電的汽車隔熱紙」,將染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell, DSSC)設計成車用隔熱紙,讓隔熱紙除了隔熱,更可以為汽車電瓶充電,以備不時之需。

由於DSSC具可撓性,因此製作團隊將其與汽車隔熱紙結合。此款汽車隔熱紙的本體即是DSSC,DSSC會吸收太陽光發電,再透過外部電路為汽車電瓶補充電能。而DSSC的多色色彩性,也使隔熱紙依照車窗部位的能見度需求,製成深淺不同的樣式。

此發電隔熱紙獲得車用電子創新發明競賽創新理念組優勝。團隊成員、義大電子系學生周佳蓁表示,在比賽中只是提出概念,團隊目前還在研發電池的階段。但另一名成員、義大電子系學生鄭仲廷也說:「這部分是可行的,只要將外接電路設計好。」

義守大學電子系團隊以「可自行發電的汽車隔熱紙」獲得創新理念組優勝。 圖/林彥勝提供

有別於傳統DSSC技術,該設計使用「摻鎵氧化鋅」取代銦錫氧化物,做為電池中電極的材料之一。鄭仲廷說:「銦是有毒的金屬,而且屬於貴金屬,所以成本比較高。」除此之外,電池中的主要發電原料為染料,團隊選擇從蔬果中萃取色素製成染料,以降低對環境的負擔。

傳統矽晶式太陽能電池,由於原料中含有矽,但地球中並沒有純矽金屬,所以必須耗費大量能源將氧化矽純化。鄭仲廷說:「傳統太陽能板即使可以使用二十年,但它開始發電的前兩三年,也只是在彌補製作時耗費的能源。」

而DSSC原料容易取得,製作成本低又可透過印刷技術大量製造,國立成功大學化學工程學系教授李玉郎說:「DSSC中所使用的材料對環境都不會有太大影響,即使要合成新染料,對環境的影響也不會有太大問題。」

然而,DSSC還待克服發電效率低、電池壽命短等問題,對此李玉郎表示,DSSC目前未能商品化的原因在於光電轉換效率低,及電池電解液容易揮發、滲漏造成電池穩定性不足。其中穩定性的部分,目前學術界已開發出膠態電解質來改善,此舉可提升電池約1%的轉換效率,學術界也積極研發新的電池材料,盼能解決轉換效率不佳的問題。

DSSC因為其可撓性及多彩性,可被運用在穿戴科技上,而由於其在室內發電效率較高,也可被運用在遙控器等能量需求較少的電子設備中。至於是否能取代傳統矽晶太陽能,指導老師、義大電子系教授林彥勝表示,由於環保意識抬頭,有機的染敏電池在未來有機會取代傳統電池,仍需要想辦法提高其轉換效率。