前瞻技術脈動：能源技術（202504）

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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 2025年2月19日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202504）

革命性方法可大規模生產高分子固態電解質
傳統的熔體鑄造方法用於生產高分子固態電解質，但其生產速度較慢，且產品的材質容易不均勻。為了克服這些限制，團隊引進了水平離心鑄造方法，這不僅能生產高品質的高分子固態電解質，還能有效減少原材料的浪費。

研究團隊從生產鐵管採用的水平離心鑄造技術中汲取靈感，透過在製程中水平旋轉溶液，生產出均勻的高分子固態電解質，相較於傳統方法可最大限度地減少原材料浪費，並提供卓越的電化學性能、經濟可行性和有效性。新技術無需乾燥高分子溶液和真空熱處理，可將生產速度顯著提高13倍；透過改變水平離心澆注缸的尺寸，可以輕鬆調節產量，確保高分子固態電解質的厚度和表面品質一致，非常適合電池生產，在不改變材料成分的情況下提高了電池的穩定性和性能。本研究發表於Energy Storage Materials期刊。
參考資料：Revolutionary method developed for mass-producing polymer solid electrolytes. ScienceDaily. 2024/03/15.

研究人員在開發下一代太陽能電池方面邁出了重要一步
如何提升太陽能電池的效能？目前，在實驗室中製造的鈣鈦礦電池展現出提升發電效能、增加穩定性以及降低成本的潛力，成為一個有望解決這些挑戰的方案。

經過十年的鈣鈦礦電池研究，目前在實驗室已製造出了與70年前發明的矽電池一樣高效能的鈣鈦礦電池。當以商業規模進行鈣鈦礦電池製造時，主要挑戰是將半導體塗覆到玻璃板上的過程，其玻璃板是面板的組成部分，所以塗層過程必須在充滿非反應性氣體(如氮氣)的密閉箱中進行，以防止鈣鈦礦與氧氣反應造成性能的降低。現階段研究團隊在進行塗層前，嘗試先在鈣鈦礦溶液中添加甲酸二甲銨(DMAFo)，將可以防止材料氧化，並由實驗可知，使用DMAFo添加劑製成的鈣鈦礦電池本身的效率可達近25%，與目前已知的鈣鈦礦電池26%的效率紀錄來看已相當接近。此外，該添加劑還提高了電池的穩定性，雖還不能像矽面板一樣穩定，但有助於商業化的進展。再者，研究團隊也積極開發串聯電池，其實際效率超過 30%，並且具有與矽電池相同的使用壽命。與矽相比，鈣鈦礦此種合成半導體材料有潛力以更低的生產成本轉化更多的太陽能，整體而言，鈣鈦礦可能會帶來太陽能電池的新型革命。
參考資料：Researchers take major step toward developing next-generation solar cells. ScienceDaily. 2024/03/22.

為未來提供動力：物聯網設備的先進能量收集
中國科學院的研究團隊開發了一種高效的能量管理單元(EMU)，大大改善靜電發電器用於物聯網設備的功率效率。透過火花開關管和降壓轉換器等創新元件，成功地解決了與電子設備之間的阻抗不匹配問題，使得環境能量收集技術在IoT領域得以更廣泛地應用。這項新研究為物聯網設備的實際應用向前邁進了一大步，相關成果已發表於《Microsystems & Nanoengineering》期刊上。
參考資料：Powering the future: Advanced energy harvesting for loT devices. TechXplore. 2024/04/01.

解密熱電材料的秘密，為未來能源打下基礎
目前，一次能源(primary energy)的使用效率不到40％，其餘部分以廢熱的形式流失，造成嚴重的能源浪費並加劇環境問題。為了解決這些挑戰，提出了熱電催化(TECatal)的概念應用方向，並建議四種主要的工作模式，分別是：混合結構模式(hybrid structure mode)、單相模式(single-phase mode)、P-N奈米接面模式(P-N nanojunction mode)以及熱電池模式(thermogalvanic cell mode)。

由江蘇大學研究團隊發表於《National Science Review》期刊的研究成果指出，該團隊提出了熱電催化(TECatal)的概念應用方向，並建議四種主要工作模式，包括混合結構模式(hybrid structure mode)、單相模式(single-phase mode)、P-N奈米接面模式(P-N nanojunction mode)和熱電池模式(thermogalvanic cell mode)。熱電材料的應用正在進一步擴展，從傳統的廢熱轉電到催化反應，為能源效率和環境改善提供創新解決方案。這些材料可利用自然和工業中的溫度梯度(temperature gradient)驅動催化反應，使低階的廢熱資源得以再利用，促進氫能生產、有機合成、環境淨化和生物醫學應用等領域的發展。(1382字；圖1)
參考資料：Unlocking the Secrets of Thermoelectric Materials for Future Energy. SciTechDaily. 2024/04/01.

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