http://mepopedia.com/forum/list.php?696 Wed, 29 Apr 2026 14:43:24 +0800 Phorum 5.2.7 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,19571,19571#msg-19571 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,19571,19571#msg-19571
這項研究近期發表於線上版的《自然光子學（Nature Photonics）》。

OLED能提供高對比度和低能量的顯示，正迅速成為先進電子螢幕的主要技術。它們已經應用在手機及其他小規模的應用。

目前最先進的OLED生產技術是利用摻雜重金屬的玻璃來展現高效率和亮度，這使得它們的製造成本增加，沉重、不易彎曲又脆弱。

加拿大有機光電子學研究講座(Canada Research Chair Tier I)的材料科學工程教授Zheng-Hong Lu表示，「多年以來，最令人興奮的OLED技術就是可能在可撓式塑膠上有效地生產。」

使用塑膠能大幅降低生產成本，同時給予產品設計者使用更持久、更靈活的材料在其產品上。

由Lu帶領博士生Zhibin Wang和Michael G. Helander進行這項研究，首次展現在塑膠上使用的高效率OLED。他們設備的性能可與最好的玻璃上使用的OLED媲美，然而卻有使用塑膠的優點。

Lu表示，「這項發現擴展了OLED的全部潛力，展現了節能、靈活、耐衝擊的技術。」

Wang和Helander使用先進光學薄膜塗層材料，重建之前僅限於玻璃的50~100奈米的薄層。將這種先進的塗層技術應用於可撓式塑膠上，團隊就能打造出前所報導之玻璃樹(glass-tree)設計的最高效率的OLED設備。

更多研究成果的資訊請參訪：http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2011.259。


資料來源：
University of Toronto, 2011/10/31]]> HP 光電 Wed, 04 Jan 2012 18:52:40 +0800 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18489,18489#msg-18489 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18489,18489#msg-18489
有機太陽能電池擁有低生產成本和高產量的特性，是太陽能產業極其需要的兩個特點。然而目前的有機太陽能電池在空氣中是相當不穩定的，加上其轉換效率仍然不足以取代目前的無機矽太陽能電池。X10D的目標是透過新的設計結構、新材料、和新的生產技術，增加其轉換效率：單一太陽能電池(1cm2)至少到12%，大面積模板(100cm2)到9%。此外，X10D的目標是延長其壽命，在玻璃基板上達到至少20年以上，塑膠基板上達到10年以上，並降低其成本到每瓦0.7歐。

串聯(tandem)太陽能電池是將兩個平面的異接點(heterojunction)太陽能電池垂直堆疊，以提高其效率。目前的效率提升至5.15%，超過單一太陽能電池的效率40%之多。這些多層太陽能電池的創新點在於電子傳輸層、金屬奈米顆粒以及電洞傳輸層都由蒸鍍方式(evaporated)完成，主要是為第三層的太陽能電池篩選高波段的吸收材料，期待未來加入後能增加效率達10%。

X10D集合了歐洲的大學、研究中心和公司裡有機太陽能電池的專家們和專業知識。另外，X10D期待能有更全面的研究，更同時著手於高分子溶液製程和小分子蒸鍍製程、材料開發與擴大面積、元件開發與擴大面積、大面積沉積製程、新穎透明導體、雷射劃片設備和製程、封裝技術，以及能源、生命週期、成本和最終使用者的分析。

Imec在X10D的計畫中擔任主持人，合作夥伴有法國CEA(Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives)、荷蘭ECN(Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland)、德國ZAE EV(Bayerisches Zentrum für Angewandteenergieforschung)、德國Heliatek GMBH、西班牙IKERLAN S.COOP、英國倫敦帝國學院科技醫學院(Imperial College of Science, Technology and Medicine)、西班牙馬德里自治大學(Universidad Autonoma de Madrid)、荷蘭TU/e(Technische Universiteit Eindhoven) 、荷蘭TNO(Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek) 、英國The Solar Press UK Limited 、荷蘭Stork Prints B.V.、比利時SOLVAY SA、德國VDI/VDE Innovation + Technik GMBH、比利時AGFA-Gevaert N.V.、德國 3D-Micromac AG和法國Arkema France SA。X10D的部分經費由歐盟第七期科研架構計畫所資助。


參考資料：
http://www2.imec.be/be_en/home.html
http://www.nanowerk.com/news/newsid=23205.php]]> HP 光電 Fri, 09 Dec 2011 13:07:50 +0800 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18488,18488#msg-18488 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18488,18488#msg-18488
資料來源：PhysOrg.com

荷蘭台夫特科技大學(Delft University)的光電材料部門與歐洲豐田公司的研究人員證明發現，一個光子經由耦合量子點薄膜的吸收後，可以產生數個移動的電子。在太陽能電池中，將這些電子收集起來後，可提高電池的使用效率。此項研究成果發表在10月的科學雜誌Nano Letters上。

增加太陽能電池效率的方法之一，即是利用被稱為量子點(quantum dots)的半導體奈米顆粒。量子點太陽能電池的效率理論上可提高到44％。這是因為使用這些奈米顆粒可以產生一項有趣的現象：載子倍增。在目前的太陽能電池，吸收一個光子只能激發一個電子；然而在量子點太陽能電池中，一個光子可以激發多個電子。增加的電子可以提高太陽能電池的電流，因而增加了整體的太陽能電池轉換效率。

幾年前，科學家已經證明量子點太陽能電池比傳統的半導體太陽能電池具有更高效率的自由電荷載子倍增能力。因此，全球有許多的研究團隊在進行量子點太陽能電池的開發。然而，量子點太陽能電池中一個很大的問題是，其所產生的自由電荷只能存在一個很短的時間（約 0.00000000005秒）即會復合消失，此過程稱為歐傑復合(Auger recombination)。這是目前量子點太陽能電池是否能夠達成商業應用中最大的挑戰。

但是現在，台夫特科技大學的研究人員已經證明，即使在這極短的時間內，也已經足夠將這些倍增的電子彼此分開。他們準備了量子點的薄膜，讓電子可以在這些量子點之間有效地移動。這使得電子在因為歐傑復合效應而消失之前，就成為自由電荷而被收集。在這些薄膜中，每吸收一個光子可產生高達 3.5個自由電子。因此，這些電子不只不易復合，他們還可以自由移動通過材料而被收集，大幅增加了太陽能電池的效率。]]> HP 光電 Fri, 09 Dec 2011 12:42:46 +0800 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18148,18148#msg-18148 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18148,18148#msg-18148
大致看來，電池、燃料電池、電容器和太陽能電池板並不跟隨著摩爾定律的趨勢，以及縮小尺寸和微型化等發展方向，它們已被改進並且具可靠度，但其進步的幅度無法與記憶體和處理器的對數級進步尺度相比擬，化學的因素一直促限它們只能以穩定及線性的過程發展，這是因為儲能設備主要是依賴簡單的電化學結合力，並且對於儲存、能量和活性等問題，只能耐心的去處理正極、負極、常常易滲漏的電解質，以及微妙的電子。

加拿大多倫多大學材料科學暨工程系副教授Keryn Lian說：「在化學電池方面，如果以鉛酸電池來看，它在100年來並沒有改變，因為熱力學的限制使得你無法超越，然而電池方面的早已大幅改進，其進展幅度如同矽晶的改進一樣。」也因此，儲能設備的再精進是非常棘手的。

糾結複雜的問題以及工程之困境

如何一方面嘗試將儲能設備設計可如同瓶裝果汁般的冷卻，而同時又要確保其能夠在生產、運作、及回收各方面能夠合乎永續發展，這是一個糾結且複雜的問題，其困難度應該能夠使湯瑪斯愛迪生、理查費曼及尼可拉特斯拉等大師們煩惱許久。

但多倫多大學的工程研究人員熱衷鑽研和投入研究，例如Lian教授已全心投入電容器的世界，更確切地說，此為超級電容器，其為能量儲存界的中新超級英雄。

讓我們先回顧來看，電容器如同電池一般，可以儲存能量，但是電池就像一個裝上小水龍頭的大水箱，只有一定數量的能源可以流出，換言之，電容器不但可以儲存能量，而且可將能量如同突然併裂噴出的果汁般釋放出來，有時可在短短幾毫秒內放盡，這可用另一個比喻來說明：它們是短跑運動員，而不是馬拉松跑者。

但是超級電容器可以比一般的電容器儲存更多的能量，就像是電容器和電池的混合體，超級電容器的超大儲能的能力部份來自於內部的電極表面區域，事實證明，電極的表面積愈多，其充電容量更大，Lian和她的團隊目前使用以化學修改處理過的奈米碳管，其表面積比起一般的電容明顯地大上許多，具有龐大數量微孔的超級電容器不僅有更大的儲存容量，其放電速度也比普通電池要快得多，而且隨著使用時間的增長，其充電週期並不會退化，Lian的團隊也對超薄且無滲漏的高分子電解質進行實驗，這些物質能帶給超級電容器更長的使用壽命和更高的能源效率。

利用印刷方式來生產儲能設備

但是電容器，即便是超級電容器，並不能完全地獨當一面，特別是當涉及到提供永續且實用的能源時，通常，它們會與電池或太陽能電池搭配，而這是化學工程教授Tim Bender所參與的部份。

Bender和他的研究小組正投入於開發便宜並有著超強視覺的有機太陽能電池，大多數太陽能電池只能將光譜中極窄的小部份轉換成電能，正如紫外線附近到我們看到的綠色（波長大約是800奈米）部份，這是無機材質能捕獲到的光譜範圍。

Bender解釋說：「為了要使矽晶能接收超過800奈米波長的光線，基本上你要打破科學的定律，而這是材料本身的基本限制。」然而Bender的面板是由有機晶體製成，可吸收達到超過1600奈米波長的光線，因為它們是利用「印刷」的原理，以多層感光材料薄片重疊覆蓋而成，想像如同在噴墨式印表機列印時，以黃色、品紅色和青綠色墨水結合印出黑色，在這裡黑色表示小量的光如何從Bender的面板間逸出。

這個設計代表相同大小的有機面板，可以產生遠遠超過目前標準太陽能電池的電力，並使用可回收、永續且有機的材料來製造，並且能更便宜。Bender解釋說：「傳統的太陽能電池使用的矽晶如同Intel、AMD和Apple所使用的晶片材料。」這意味著來自市場的需求，會推升導致矽晶電池的價格遠高於有機晶體電池，另外，將砂粒製成矽晶是一種化學和能源密集的製程。

Bender 的有機太陽能電池，目前的缺點是光轉電的效率只有6%，遠不及傳統太陽能電池的30至43%，但是如果你有足夠的表面積（指你的屋頂），使用有機太陽能電池就變得更實際。

Bender 想像在五年內，黑莓機、iPhone和其它智慧型手機將逐漸加入使用有機晶體太陽能電池充電。「有機」廣義地說法是，這些設備可在一個演講廳燈光下充電，而不需放在直射的陽光下。

在十年內，Bender 希望你可走進RONA 或Home Depot等大賣場，隨手拿起一卷有機電池，並且用它們來裝潢你的屋子，而且他也想像有一天，用於印刷報紙的膠印機，也可以印刷有機電池，他說：「任何一個已使用膠印機的地方都可以大量生產有機電池。」

電機工程教授 Ted Sargent 也在太陽能技術方面投入心力，但他則著重於將現有的大尺寸縮減，其尺寸小到你可以用兩打原子的大小當成基準尺來量測。

這是因為 Sargent 和他的團隊，其部份獎助金支持由由沙烏地阿拉伯阿不杜拉國王科技大學（King Abdullah University of Science and Technology, KAUST）所提供，他們同時以奈米粒子作為永續能源解決方案。他的構想是利用特定的奈米材料生產可以塗佈的太陽能電池，其可用於任何表面，甚至是纖維等，成為永續的能源發電裝置。

原來，奈米粒子不僅可以像油漆般的附著，它還具備多樣化的能力，且用途廣泛，若適當的以原子為基礎建構，將會造出一個靈活且具寬光譜的光伏打電池，你甚至可以將其變成微型射線槍，同時也是加拿大奈米技術研究講座的Sargent解釋說：「我們能將這些半導體顆粒漆在晶片上，然後將這些乾涸的塗層轉變為雷射。」

若將其再稍做修正，由奈米粒子構建的矩陣甚至可以疏解網際網路的瓶頸，因為以奈米粒子為基礎設計出的路由器(router)不需要先將光纖信號轉換成速度慢得多的電流之後，再轉換回光信號。

上述技術的優點是什麼？擔任Sargent研究團隊之光伏研究計劃主任的Luke Brzozowski博士指出，奈米材料是以「由下往上」、或是以化學合成的方式製造，不僅比傳統方法便宜，所需的能源也較少，而且可以製造出高效能的設備。

看看使用Sargent研究團隊「塗料」所製做的設備，在五年內或更短的時間將遍佈你的世界，目前由多倫多大學所衍生的InVisage科技公司，正準備以此一新技術來製造有些設備。

同時，另一家由多倫多大學衍生成立的公司Xagenic，正將Sargent研究團隊的研究成果，與任職於該校藥學系、醫學系暨生物材料與生物醫學工程所（Institute of Biomaterials & Biomedical Engineering，IBBME）的Shana Kelley教授在奈米生物感應器方面的研究合作進行商業化，所以也許有一天這種永續能力將會變得非常普及，而這是一件好事。

燃料電池的構思

該校機械工業工程學系助理教授Aimy Bazylak，則想利用氫元素來產生能源，太陽也以此一元素做為其燃料。

電池是封閉的系統，燃料電池是依靠著燃料供應（通常是氫）配合催化劑、以及化學反應所產生的電能來維持運作，而同時產生的排放物只有水及熱量。

Bazylak解釋說：「車用的氫燃料電池是燃料電池當中最引人注目的，但也有許多其他的類型和應用，目前社會大眾對氫燃料電池車輛有著極高的興趣，而純電池動力車目前也受到重視，但是長遠來看，汽車工業視氫燃料電池搭配純電池為其終極解決方案，單以純電池為動力的車輛其行動範圍有限，所以這不會萬應靈丹。」

Bazylak和她的團隊也對微流道燃料電池（Microfluidic Fuel Cells）有興趣，其尺寸非常微小（100微米），我們可以將許多的高密度電池擠入一個如同加幣一元硬幣大小的容器內，在她的想像中，這些微小的電池，可以作為手機和筆記型電腦等攜帶式電子產品的電源，並且有可能在氫燃料電池車輛滿街奔馳前就被廣泛的使用。

Bazylak說：「就像其他種類的永續儲能設備一樣，燃料電池是未來永續能源的一部份，在可攜式能源系統，燃料電池可提供基本的動力、電池可提供加值且變動性的電能、超級電容器是供快速改變及突發能量之用，但當你在開啟設備時，這些都是不可或缺的。」而將所有的永續設備整合在一起是未來的走向，她說：「這方面沒有誰是贏家，你需要所有的設備。」

本文摘錄自Skule Matters雜誌。


資料來源：
多倫多大學 (University of Toronto), 2011年9月30日]]> HP 光電 Fri, 25 Nov 2011 21:02:11 +0800 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18147,18147#msg-18147 http://mepopedia.com/forum/read.php?696,18147,18147#msg-18147
加拿大科學暨科技國務部長（Minister of State Science and Technology) Gary Goodyear表示：「未來的經濟將取決於像是Kashyap博士和Loock博士等研究人員的革新和創造能力，而加拿大政府的投入，將能促進研究人員獲得新穎獨特的突破，並為促進經濟成長、創造就業機會以及提高加拿大人民的生活品質做出貢獻。」

音響光子吉他是以光纜為絃，彈奏時會產生光波，之後由數位設備將光信號轉換成聲音，雖然其外表看起來與傳統吉他相似，但是這樂器能產生更豐富如音響的聲音，使得吉他手得以更精確的利用吉他來混音。而對於上述兩位研究人員，這項樂器則是他們研究領域的延伸。

Kashyap博士說：「最初我啟動這個專案是希望能為我的女兒做出一個重量較輕的大提琴，但之後則蛻變為對光纖科技潛力的新理解。」

Loock博士則說：「原本我想要在震動感測器上的部份工作建立一個概念驗證，然後我想到我們可以透過音樂來展示，這是每個人都能理解的，而且這個概念是可行的，現在我們正致力將這項科技商品化以投入主流吉他的製造。」來參觀展覽的人將能夠彈奏一個模擬吉他以產生聲波，以親身體驗這個獨特的音樂科技。

而對於NSERC來說，這項展覽則是委員會其一貫使命的一部份，以求能突顯加拿大研究人員的成果，NSERC主任委員Suzanne Fortier博士說：「在慶祝Kashyap博士和Loock博士所獲得的成就同時，我們要強調的是，創新不僅為我們的經濟和社會方面帶來益處，同時科學的發現也在豐富我們的日常生活，以及擴展年輕人對科學發現可能性的想像力上，扮演著不可思議的角色。」

這些研究成果是由加拿大光子創新研究院（Canadian Institute for Photonic Innovations，CIPI）所支持，該單位是由NSERC所資助的卓越中心網路（Networks of Centres of Excellence），CIPI的主席Robert Corriveau說：「在加國科技活動週展示這兩項由CIPI資助的專案是個極佳的方式，來強調光子所賦予和變化的力量，我們很少有機會能以既有趣又容易的理解方式，來突顯其潛力。」

加拿大科技博物館公司總裁暨執行長Denise Amyot提到：「加拿大科技博物館對於能與NSERC保持合作夥伴關係而感到自豪，這次展覽的奇妙之處在於其利用音樂和文化與科技達成連結。作為加拿大科技的保管者，我們鼓勵所有加拿大人對於過去、現在及未來的科技能夠親身參與。」

這項展覽為加國科技活動週活動的一部份，該慶祝活動在加國各地舉行，以展示該國在科學和創新的卓越之處，NSERC和博物館正在籌備另外兩場展覽，並將於今年冬季和2012年春末時展出。

關於加拿大自然與工程研究委員會NSERC：

NSERC是一個加拿大聯邦機構，期為所有加拿大人促進該國成為一個發現者和發明者的國家，該機構目前對約 30,000大專學生和博士後研究提供支持，NSERC每年對12,000教授提供資助以推展研發，並鼓勵超過1,500間加拿大公司參與和投資各大學的研究專案，以期能夠促進創新。

關於加拿大科技博物館：

其宗旨為向社會大眾分享加拿大運輸、自然資源、通訊、航太、能源、製造業和工業方面相關物件的豐富收藏，加拿大科技博物館協助加拿大人以探索科學、技術和文化之間的豐富連結。


資料來源：
加拿大科技博物館（Canada Science and Technology Museum），2011年10月20日]]> HP 光電 Fri, 25 Nov 2011 20:50:36 +0800