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前瞻技術脈動：能源技術（202421）

關鍵字：「向日葵」城市；太陽能；分散式能源；太陽能光伏 (PV) 系統；太陽能電池；半透明鈣鈦礦太陽能電池(ST-PSC)；熱解技術；生物能源；
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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年12月25日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術（202421）
 
科學家設計「向日葵」城市，以提日照較低國家的太陽能利用
在日照較低的國家，如何更有效地利用太陽能是一項重要的挑戰。為了解決這一問題，可以採用名為「向日葵城市模式」的新型城市規劃模式，通過合理的設計與佈局，提升低日照地區對太陽能的利用效率。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究團隊開展一項新研究，將向日葵圖案的分佈應用於城市規畫，以增進低日照地區的太陽能利用率。研究中表明，這種新模式能夠使每棟建築物均勻地接收到陽光，相比於傳統的網格和徑向規劃，向日葵城市模式在屋頂和立面陽光面積方面的利用率分別增加了4%和12%。本研究提供了一種全新的理論城市規畫方案，可提高低日照地區的太陽能利用率，相關研究已發表在《Renewable Energy Focus》期刊上。
參考資料：Scientists design 'sunflower' city to boost solar energy in countries with relatively low levels of sunlight. TechXplore. 2024/02/19.

分散式能源網路安全框架工具在太陽能網路安全評估中大放異彩
太陽能裝置需採取積極措施來應對網路威脅，因此發展分散式能源網路安全框架(DER-CF)以確保太陽能系統的安全性顯得尤為重要。

隨著世界推動永續能源的發展，人們的注意力轉向了分散式能源 (DER)，其中太陽能光伏 (PV) 系統處於最前沿。在追求脫碳的過程中，一顆閃亮的明星出現了－分散式能源網路安全框架(DER-CF)。隨著全球能源格局的轉變，確保用戶側分散式能源的安全至關重要。美國的能源基礎設施面臨前所未有的複雜性，網路安全成為重中之重。分散式能源容量達到驚人的 90 吉瓦，其中包括全國一半的屋頂太陽能裝置，需要採取積極措施應對網路威脅。利用美國國家標準與技術研究院網路安全框架，深入研究了使用者側太陽能光電系統的獨特組件。從逆變器到電子安全邊界，它展示了每個元素的客製化網路安全控制。
參考資料：Distributed energy resource cybersecurity framework tool shines in solar cybersecurity assessment. TechXplore. 2024/02/20.

打破紀錄：韓國科學家開發的透明太陽能電池能達到21.68％的效率
傳統的半透明鈣鈦礦太陽能電池(ST-PSC)相比不透明的PSC，性能與穩定性相對較差。然而，目前對於ST-PSC性能和穩定性不佳的根本原因缺乏全面理解，也尚未提出具體的解決方案。通過識別並解決金屬氧化物層的降解問題，可以有效提升半透明鈣鈦礦太陽能電池的穩定性與效率。

由Ahn SeJin領導的Korea Institute of Energy Research和KIER Energy AI and Computational Science Lab研究團隊發表於《Advanced Energy Materials》期刊的研究成果指出，該團隊在半透明鈣鈦礦太陽能電池技術方面取得突破，創下了領先全球的21.68%效率的記錄，並展現出卓越的耐久性。研究團隊利用光電分析和原子級計算科學，發現為增加電洞傳輸層導電率而添加的鋰離子會擴散到作為緩衝層的金屬氧化物層中，最終會改變該層的電子結構並導致降解。該團隊進而解決半透明鈣鈦礦太陽能電池中金屬氧化物層的降解問題，提高了電池的穩定性和效率。這些電池在240小時運行後仍保持了超過99%的初始效率。研究團隊並進一步將研發的太陽能電池應用於串聯太陽能電池的頂部電池，成功創建了韓國首個雙面串聯太陽能電池，其在四端配置下達到31.5%的高效率，在二端配置下達到26.4%的高效率。研究成果是朝向碳中和和拓展下一代太陽能電池技術應用的關鍵一步。
參考資料：Shattering Records: Korean Scientists Achieve 21.68% Efficiency in Transparent Solar Cells. SciTechDaily. 2024/02/25.

新研究顯示熱解技術如何改善印度農村的生活
處理稻草、糞便和木材等生物質廢物是一項重要挑戰。BioTRIG 系統通過三聯產技術，展現出將這些無法直接利用的廢棄物轉化為三種有用生物能源的潛力，有助於有效解決這些問題。

熱解是一種化學回收，可將剩餘的有機材料轉化為其組成分子。它的工作原理是將廢物密封在無氧室內並將其加熱到 400°C 以上，在此過程中產生有用的化學物質。合成氣和生物油將有助於在未來的循環中為熱解系統供電和供電，剩餘電力則用於為當地家庭和企業供電。清潔燃燒的生物油還可用於替代家庭中骯髒的烹飪燃料，生物炭可用於儲存碳，同時提高土壤肥力。BioTRIG 系統有潛力透過三聯產方法幫助解決所有這些嚴重問題，將原本無法使用的廢物轉化為三種有用的生物能源。(1514字；圖1)
參考資料：New study shows how pyrolysis tech could improve life in rural India. TechXplore. 2024/02/23.

 

 
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