隨著全球氣候變化日趨嚴(yán)重，人們對(duì)低碳清潔能源的需求變得愈趨迫切。香港城市大學(xué)（城大）的研究團(tuán)隊(duì)最近開(kāi)發(fā)出新一代的印刷式、高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。這種嶄新的光伏電池不但具有可擴(kuò)充性，可大規(guī)模生產(chǎn)，而且效率及穩(wěn)定性更佳、成本更低，以及碳足跡極小。在香港特區(qū)政府創(chuàng)新科技署首度推出的“產(chǎn)學(xué)研1＋計(jì)劃”（RAISe+計(jì)劃）的資助下，城大研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是在一年半內(nèi)建立一條試驗(yàn)生產(chǎn)線，為可持續(xù)發(fā)展的太陽(yáng)能電池未來(lái)，開(kāi)拓出新道路。
太陽(yáng)能是持續(xù)滿(mǎn)足人類(lèi)未來(lái)社會(huì)對(duì)龐大清潔能源需求的可行解決方案之一。侭管目前矽晶太陽(yáng)能電池技術(shù)仍主導(dǎo)著全球光伏市場(chǎng)，但它們正面臨著生產(chǎn)成本高昂、產(chǎn)品應(yīng)用靈活性不足等挑戰(zhàn)及技術(shù)樽頸。
城大李兆基講座教授（材料科學(xué)）任廣禹教授一直是開(kāi)發(fā)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的先驅(qū)者。這種新一代的光伏技術(shù)，獲公認(rèn)為有潛質(zhì)及有望取代目前矽晶太陽(yáng)能電池。近年，任廣禹教授與他的城大研究團(tuán)隊(duì)取得了多項(xiàng)重大的研究突破及里程碑。他們研發(fā)的新式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了超越26%的極優(yōu)秀能量轉(zhuǎn)換效率。他們并且解決了常見(jiàn)的電池穩(wěn)定性不足問(wèn)題，證明了即使在加速電池老化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，新研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池壽命仍具備超過(guò)20年的等效壽命，與市場(chǎng)上現(xiàn)有的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池技術(shù)旗鼓相當(dāng)。
“更重要的是，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是以鈣鈦礦前驅(qū)體‘墨水’制成，墨水可以很容易打印或涂在基板之上，形成超薄的多晶鈣鈦礦電池薄膜。相對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池制程需要經(jīng)歷攝氏1,000度以上的工序，新型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工序僅需攝氏100度左右。這使得生產(chǎn)鈣鈦礦太陽(yáng)電池可以像印刷報(bào)紙一樣，快速量產(chǎn)。”任廣禹授教進(jìn)一步闡述了新一代鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有的成本效益及節(jié)能優(yōu)勢(shì)：“新一代印刷式鈣鈦礦電池的制程耗費(fèi)的能量更少，故其生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)矽晶太陽(yáng)能電池可便宜一半。”
此外，城大新研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池對(duì)陽(yáng)光（光線）的入射角度及強(qiáng)度的依賴(lài)性較小，并具有出色的機(jī)械柔韌性，因此易于整合及融入到各種應(yīng)用情景之中，包括“建筑一體化光伏”（building-integrated photovoltaics，BIPV），例如在高樓密布的香港，可以在摩天大廈窗戶(hù)玻璃之上安裝半透明、柔性、可隔熱又可發(fā)電的太陽(yáng)能貼膜與窗簾，又或利用太陽(yáng)能電池為室內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器和可穿戴電子設(shè)備供電。
任廣禹教授也和城大清潔能源研究院副院長(zhǎng)葉軒立教授合作，結(jié)合雙方研究團(tuán)隊(duì)在功能材料開(kāi)發(fā)與光伏器件工程的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成立初創(chuàng)公司“匯科光能”（HKTech Solar Limited），由聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的Francis Lin博士負(fù)責(zé)管理，并與合作伙伴港華能源研究院（Towngas Energy Academy）共同開(kāi)發(fā)具商業(yè)價(jià)值的新型高效穩(wěn)定鈣鈦礦光伏產(chǎn)品。該初創(chuàng)公司結(jié)合了城大科研團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)研究專(zhuān)長(zhǎng)以及技術(shù)支援能力，并加入了業(yè)界的敏銳商業(yè)觸覺(jué)，從而加快這項(xiàng)具極潛力的光伏技術(shù)的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。
團(tuán)隊(duì)亦正與產(chǎn)業(yè)合作伙伴兼投資者亞比斯科技集團(tuán)（Abes Technology Group）合作，開(kāi)發(fā)融合了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的一體化光伏（BIPV）產(chǎn)品，包括太陽(yáng)能屋瓦、太陽(yáng)能水上浮板及帷幕玻璃。
借著政府“產(chǎn)學(xué)研1＋計(jì)劃”提供的資助，城大研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在一年半內(nèi)建立一條年產(chǎn)能可達(dá)20兆瓦的試驗(yàn)生產(chǎn)線。目標(biāo)是盡快推出革命性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)品，并交予投資者亞比斯科技集團(tuán)和合作伙伴港華能源研究院作為試點(diǎn)，以進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，城大團(tuán)隊(duì)將專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)和制造新一代鈣鈦礦太陽(yáng)能板，為各種集中式和分散式的應(yīng)用，包括電網(wǎng)、智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、可穿戴設(shè)備等，提供可擴(kuò)充、價(jià)格低廉、即產(chǎn)即用的電力，務(wù)求開(kāi)發(fā)不同配置和外形尺寸（包括剛性或柔性）的各種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)品。
任教授總結(jié)說(shuō)：“成功獲得‘產(chǎn)學(xué)研1＋計(jì)劃’的資助，就形同為研究團(tuán)隊(duì)打了一劑強(qiáng)心針。它將促進(jìn)相關(guān)新太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展，加快產(chǎn)品商品化的速度，從而加強(qiáng)香港在全球清潔能源市場(chǎng)中的角色，為全球清潔能源的未來(lái)作出貢獻(xiàn)。”