簡介
Presenter：香港電台公共事務組
每個星期六，我們會邀請一位科學家，介紹在其研究範疇內一個正在影響世界未來發展、我們不可不知的趨勢，以專業和視野來培養具前瞻的預測與洞察力。
監製: 林嘉瑜
製作: 張璟瑩
最新
提升有機太陽能電池光電轉換效率助減碳
嘉賓: 香港理工大學理學院院長、智慧能源研究院副院長、化學科技講座教授黃維揚教授
「我是黃維揚，現任香港理工大學應用生物及化學科技學系講座教授，同時也是理學院的院長。我目前主要從事新型高性能光功能材料的設計、製備及光電應用方面的研究，尤其針對這些材料的發光性質，以及材料穩定性的科研工作，並實現了高性能的多種發光顏色的有機發光二極管。最近我們也實現了利用過渡金屬配合物提升有機太陽能電池的光電轉換效率。」
現時市面上新款的電視機，不少屏幕都用到OLED技術，OLED是有機發光二極管，是一種新型發光器件，OLED技術正在以多種方式改變我們的生活。
「OLED顯示屏能自主發光，提供更高的對比度，我們能看到更清晰、更真實的圖像，同時製備成本更低。OLED屏幕在寬闊的視角下，依然能夠保持原本的顏色和對比度，就算數個人從不同角度觀看螢幕時，他們所看到的圖像效果都是一樣的。OLED在顯示黑色或者暗色時，能源耗電量將進一步降低。OLED的超薄、柔性還可以實現新型「電子報紙」、「 電子書籍」，顛覆和改變傳統報刊和書籍，顯著降低紙的用量，實現可持續發展。OLED還可以與人工智能相結合，實現可穿戴虛擬顯示，改變目前信息顯示模式。發光材料是OLED的核心材料之一，也是我們的研究重點。最近，針對最難研發的深藍光發光材料，我們通過分子設計，得到了高性能具有熱激活延遲螢光特性的新型深藍色發光材料，這種材料具有多重共振效應，它的發光寬闊度非常窄，用這種深藍光材料製備的OLED實現了超過35%的外量子效率，為目前世界最高效率之一。
光電相關的科研的成果，不單可以為我們帶來更理想的觀影體驗，如何提高太陽能發電系統的光電轉換效，亦是這個領域的科學家的研究重點。
傳統單晶矽電池的製備具有製備工藝複雜、高污染等問題。與單晶矽電池相比，有機太陽能電池具備製備工藝簡單、超薄、柔性、環保等優勢。我們發現在金屬配合物可以有效地將活性層中的電子和空穴高效分離，提升有機太陽能電池的光電轉換效率，這工作有助於早日實現「雙碳」目標。最近，我們也實現了基於新型金屬配合物摻雜的有機太陽能電池光電轉化效率超過19%。有機太陽能電池的超薄、高柔性特點可以與可穿戴電子設備集成，利用太陽光實現可穿戴電子設備自主供電。」
科學家期望在未來，通過開發新的有機光電功能材料，協助應對能源危機。
「對於這兩種光電器件來說，未來的研究趨勢我覺得主要包括以下幾點，首先是需要從高性能活性材料的分子設計和器件結構設計兩個方面繼續提高光電轉換效率；另外要提高他們的穩定性及使用壽命，例如我們之前承擔的創新科技署創新及科技基金的項目就是針對高穩定、長壽命的藍光發光材料的研製；另外，有機半導體電子技術還促進了新興應用的發展，例如柔性顯示屏和可彎曲的電子設備。這為未來的技術創新提供了新的可能，隨著可穿戴設備的出現和可折疊智慧手機的普及，需要研究更薄、更靈活的活性材料，以便適應新型顯示和電源需求；最後，未來在實現活性材料的低毒性或無毒性，可有助於降低環境污染和實現可持續發展。總括來說，我們的研究主要試圖通過開發新的有機光電功能材料，實現可持續能源轉換技術，應對能源危機，為解決未來世界的能源問題作一點貢獻。」
重溫
嶄新光伏產品「太陽能地磚」
Presenter：香港電台公共事務組
嘉賓: 香港青年科學院院士、香港城市大學香港清潔能源研究院副院長葉軒立教授
「我是葉軒立，是香港青年科學院的院士，也是香港城市大學材料科學與工程系，以及能源與環境學院的教授，同時我亦兼任香港清潔能源研究院副院長。我研究的方向最主要是研究新型太陽能技術，希望可以促進城市內更好運用可再生能源，研究的最主要的方向是可溶液加工的半導體，可以通過印刷式方法，製造新一代的太陽能電池，以及推動其商業化和創新應用。」
太陽能其實是地球上資源最豐富的可再生能源，光伏技術是指將太陽能的光能轉化成電能的技術，現時被廣泛使用的是傳統的晶硅太陽能板，常用於天台或者地面電站發電，不過香港山多、平地少，而且高樓密集，要大規模地去發展太陽能，有一定的局限。
「我們要通過一些創新科技，配合太陽能的發展，找出適合在市區使用的光伏技術，如果可以發展出來，對香港非常重要。最近幾年，我們的團隊一直研發適合香港市區應用的光伏技術，最主要是柔性、非常薄和輕的光伏技術，我們稱它為第三代柔性太陽能電池，最主要的材料是有機半導體，這些材料是高分子材料，在彎曲情況下，不會影響發電性能，同時可以用溶液加工，用一個捲對捲像列印報紙的方法，就可以大規模生產。 這些柔性的光伏不僅輕，亦可以造成不同的形狀和不同尺寸，甚至可以半透明、顏色可調，同時兼具發電及隔熱多功能集成的優勢。 剛才提及，我們可以用大面積如像列印報紙般，捲對捲加工的方法來製造，所以我們可以將它的價錢變得很便宜。 如果我們可以將它應用在建築物上，可以用來造一個窗簾，一個會發電的窗簾。無論新的建築物，或是舊的建築物，我們都可以安裝得到。它不單可以發電，亦可以有隔熱的功能，即是除了產能以外，亦可以達至節能的效果。」
未來科學家除了會繼續研究如何將光伏技術的效率提高，將電池壽命延長和降低成本之外，亦會推動將太陽能板同大廈牆身，以至地面路磚相結合。
「現在有一個很新的技術，叫鈣鈦礦太陽能電池，它可以用溶液去加工，最主要的好處就是它的效率已經和第一代的晶硅太陽能電池相媲美，甚至有機會把效率進一步提高。香港城市大學其實也針對這方面有進行研究，我們跟政府有很多項目在進行，未來一至兩年，我們希望在香港做到自己的太陽能技術，可以在香港應用。 現在有一個新的趨勢名為光伏建築一體化，英文是”Building Integrated PV Technology (BIPV Technology)”，這對香港來說很有用，因為香港有很多高樓大廈，如果我們可以將光伏技術和大廈本身集成，我們就可以利用大廈的垂直面發電，可以大大提高這些太陽能的應用。除了剛才提到的BIPV，亦有一些新的技術，例如如何將太陽能板和路磚結合起來，我們甚至可以行在上面，人可以行，單車也可以行，我們可以利用道路去造成太陽能發電。 現在香港政府亦在推動另一種技術叫做Floating PV，即是可以在水面上浮動的太陽能板，考慮到香港其實有很多水資源，如果我們可以在水塘的表面，或者在近海位置安裝太陽能板，我們可以解決缺少地面面積的問題。 最後就是智能光伏系統，亦是未來一個很大的趨勢。 如何結合現在比較熱門的物聯網、人工智能，達至實時監察，或者優化整個太陽能系統的運行，最好地利用到它的效率，這也是未來我們要集中研究的一個方向。」
