先進能源材料及應用

「先進能源材料及應用」團隊成員(13人)

姓名 職稱 單位
許千樹 教授/計畫總主持人 應用化學系
刁維光 教授/計畫共同主持人 應用化學系
鄭彥如 教授/小組主持人 應用化學系
李遠鵬 院士/教授 應用化學系
林明璋 院士/教授 應用化學系
太田信廣 教授 應用化學系
孟心飛 教授 物理所
陳方中 教授 光電工程學系
徐雍鎣 教授 材料科學與工程學系
衛子健 教授 清華大學化學工程學系
郭俊宏 副教授 應用化學系
張佳智 助理教授 應用化學系
洪崧富 助理教授 應用化學系

「先進能源材料及應用」總目標及短中長期目標

總目標:擬結合太陽能與氫能二者的尖端技術,有效地將太陽能轉換為氫能並加以儲存。開發具潛力的新穎能源材料與催化劑,藉由太陽能產生的電力來分解水或氨氣產氫以及CO2還原產出天然氣等綠色能源。亦將利用尖端光譜及動力學技術探討其反應機制,結合理論與應用開發出領先世界的前瞻能源材料與技術,以開發大面積高效能之新世代太陽能電池模組作為光電催化反應的電力來源,朝碳中和之目標前進。

先進能源材料及應用短中長程目標

 

短期目標(2023-2024)開發具有潛力的能源材料如:有機染料分子、導電高分子、鈣鈦礦材料、電荷傳輸層材料以及光電催化劑與儲能材料等,其中:(1)太陽能電池方面將開發有機太陽能電池之高效率給體與受體吸光有機半導體材料使小面積OPV的運作半衰期達1000小時以上,(2)建立大面積鉛鈣鈦礦電池模組化平台並積極優化大面積鉛鈣鈦礦的元件效能在面積5*5 cm2下光電轉換效率達3 %,(3)電催化劑方面將開發二元金屬觸媒如銅鋅觸媒、鎳鐵觸媒以及其相對應的二元金屬氧化物。透過改變兩金屬間的組成來調整電子效應,或調整氧化物表面氧原子缺陷來調整表面活性區的數量分布,藉此提升觸媒反應性,達成電催化分解氨產氫之氨的降解率在低於700 ℃時達到90 %,並達到50 %以上的氫氣選擇率;(4)電催化分解二氧化碳產生甲酸之法拉第效率50 %以上,轉換甲酸之電流密度大於100 mA/cm2

中期目標(2024-2025)建立大面積太陽能電池發展平台:(1)中等面積OPV組件(>10 cm2)運作半衰期達1000小時以上,(2)提升無鉛鈣鈦礦太陽能電池的整體效能與穩定性,優化大面積鉛鈣鈦礦的元件效能在面積5*5 cm2下光電轉換效率達14 %,(3)藉由臨場技術探測到的資訊,進行電觸媒的優化,透過恆電位儀的供電,期望能達成電催化分解氨產氫氨的降解率在低於600 ℃時達到90 %,並達到70 %以上的氫氣選擇率,(4)電催化分解二氧化碳產生甲酸之法拉第效率70 %以上,轉換甲酸之電流密度大於300 mA/cm2

長期目標(2026-2027年):創建新世代永續綠能平台:(1)大面積OPV組件(>100 cm2)運作半衰期達1000小時以上,(2)鈣鈦礦太陽能電池(5*5 cm2下光電轉換效率達16 %),(3)追求電催化分解氨產氫氨的降解率在低於500 ℃時達到90 %,並達到90 %以上的氫氣選擇率,(4)測試水/二氧化碳/甲酸可逆反應以達碳中和循環之目標,二氧化碳還原產生甲酸之法拉第效率達成90 %以上,轉換甲酸之電流密度大於500 mA/cm2