工研院TOPCon太陽能電池翻轉零碳電力產業

隨著疫情降溫,2021年TIE台灣創新技術博覽會同步以線上加實體展覽的形式亮相,在經濟部能源局支持下以綠能科技為主題的「永續發展館」,就以「淨零碳排、綠能永續」為展出主軸,彰顯節能、創能、儲能及智慧系統整合四大面向成果,展現提前佈局低碳科技的技術策略,協助相關綠能產業,在面對淨零碳排浪潮時進行綠色轉型。

根據台灣電力公司今年七月公布的再生能源發電概況顯示,太陽能發電已超越慣常水力發電成為臺灣第一大再生能源。「永續發展館」中就展出了由經濟部能源局支持,工研院團隊研發的前瞻太陽能技術-「穿隧氧化層鈍化接觸(TOPCon)太陽電池」技術,此一技術特點是以超薄氧化層及多晶矽層來作為背面鈍化堆疊層,可利用既有PERC產線簡單升級,來避免使用成本昂貴的電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)或反應式電漿沉積(RPD)等設備。鈍化的表層更能有效降低表面陽光反射、充分將太陽光能吸入利用。

工研院綠能與環境研究所所長王人謙表示,穿隧氧化層鈍化接觸太陽電池具有光電轉換效率高、投報率高、能源回收期短三大優勢。目前已試量產成功,電池轉換效率達23.5%,模組功率達360W,並已於工研院臺南六甲院區進行戶外驗證,粗估20MW試量產電池及模組每年產值上看臺幣3億元,為臺灣太陽能產業帶來強大的國際競爭力。

今年永續發展館中,展覽亮點還包含工研院研發的「瓩級的製程餘氫發電燃料電池系統」、「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」等創新技術。「瓩級的製程餘氫發電燃料電池系統」是燃料電池系統利用製程中餘氫來發電,可協助有臺灣「護國神山」之稱的半導體產業減少碳排放。「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」則直接吸收傳統火力發電廠或企業工廠運作的二氧化碳,減碳之餘還衍伸出高價值副產品。 工研院首創的「穿隧氧化層鈍化接觸(TOPCon)太陽電池」可降低光源反射,有效地提升光電轉換效率,在高溫環境下有著更好的穩定性。目前該技術轉換效率比起現行PERC電池多1~2%,能節省10%以上太陽能電廠用地面積,改善在陰雨天等低照度時的發電能力與烈日下的高溫衰減達3%,適合臺灣氣候,能源回收期(Energy Payback Time, EPBT)也大幅縮短。 工研院研發的燃料電池系統直接採用工業生產過程的混合氣體,省去純化氫氣過程。利用製程產生的餘氫,發電的副產物更只有潔淨純水,可有效降低企業碳排。工研院已與工程設備大廠帆宣、氫能源商亞氫動力三方簽屬合作備忘錄,以臺南沙崙綠能科技示範場域作為系統實場驗證基地,建立汲取製程餘氫發電的瓩級燃料電池系統。

既然無法完全阻止石化燃料生成二氧化碳,那就乾脆消滅工廠呼出來的二氧化碳吧!工研院研發的鈣迴路捕獲二氧化碳技術,是利用俗稱石灰石的碳酸鈣為吸附劑原料,吸附煙氣中的二氧化碳並形成迴路。經此過程產出之高純度二氧化碳除有減碳效益外,亦可用於生產高價值的產品,如輕質碳酸鈣、微藻養殖、燃料及化學品等。目前已在台泥花蓮和平水泥廠實地建置,為全世界規模最大的鈣迴路試驗廠。