主要研究方向
節能與產能元件
- 鈣鈦礦太陽能電池顯示出顯著的光伏遲滯和長期穩定性問題，我們研究幾種關鍵策略以減少缺陷密度太陽能電池的穩定性和轉換效率。在光電材料方面，我們發展可回收高化學穩定性類玻璃高分子與量子點的複合薄膜材料。我們也研發近紅外光與短波紅外光螢光材料，並將其應用於節能寬譜帶發光二極體。在產氫研究上，重點研究項目包括開發高效能電子電洞產生的半導體結構、利用非貴金屬複合材料實現高活性催化劑、設計高效氣液分離的電極結構。
次世代電池
- 我們發展一種全新的液態化學合成法，合成高電導度的固態電解質材料，此方法可同時實現量產與結構調控。我們也調控氣氛與濕度，量測臨場同步輻射X光粉末圖譜，追蹤材料於不同環境下的結構變化。最後預計將其應用於固態電池中。
先進材料模擬計算
- 本實驗室近年來積極開發先進機器學習平台用以研究及預測複雜組成結構及能源材料的性質，研究材料包含複雜鈣鈦礦、高熵合金以及固態電解質，並積極探索新穎機器學習領域如生成式AI以及量子機器學習在材料性質預測的應用。
主軸計畫
高效光熱化學產能減碳計畫
讓陽光變成產能減碳的好幫手。為了解決全球暖化和能源危機等國際重要課題，開發綠色能源極為重要。綠色專題中心主軸計畫將著重於開發導電陶瓷材料超穎介面（metasurfaces）作為寬頻完美吸收體，運用共振結構增強太陽光熱促進化學催化反應合成綠色能源，目標是在於高效合成氨這類的綠色能源。本中心呂宥蓉副研究員實驗室已具備成熟的技術開發過渡金屬氮化物材料與發展其大面積超穎介面之能力。團隊成員包老師與程老師進一步利用第一原理計算, 光電催化, 與FDTD電磁波模擬軟體設計共振結構使其可以極大化太陽光的吸收，並產生局部熱源理論預期可達攝氏2000度。因此可加速化學催化反應速率，例如將硝酸鹽還原成氨的反應速率提升數倍。關鍵材料有很高的化學穩定性及耐熱特性可提供理想的高熱環境進行化學催化反應。計畫核心概念是用導電陶瓷材料完美吸收體的共振結構所產生之局部表面熱，預期可成功加速化學反應得到更高多的產率。與對照組薄膜比較 (~10 mmole gcat -1 h-1)，利用太陽能產生的局部熱可提升諸如產氨, 減碳之化學反應產率至少八倍。我們的研究提供了深入的工作機制分析，了解局部強電磁場對光物質交互作用以及對化學反應的影響。這項研究不僅為光熱化學催化領域提供高效化學能轉換的新途徑，也使中研院應科中心在國際高效光熱催化產能科研領域上，逐漸佔有一席之地。
設計與開發固態電解質於次世代電池的應用
能源保護和碳減排是重要的全球關注焦點，各國力求在2050年實現淨零碳排放。有效利用可再生能源在離峰時段所生成的電力，需要能源存儲設備，如電池成為關鍵設施。然而，傳統的液態電池存在安全風險。因此，這項研究的特定方向是致力於開發固態電解質，以實現高效固態電池。在固態電解質的開發中，主要集中於有機無機複合材料和鹵化物。對於複合材料，我們的目標是開發高離子導電性聚合物，並與無機納米顆粒混合，以解決固態電池面臨的高界面電阻和機械性能差的問題。這將帶來具有高穩定性、安全性和在室溫下可操作性的固態電池。在鹵化物固態電解質的領域中，我們將採用創新的液相合成方法來製備安全的鹵化物固態電解質，從而生產安全的固態電池。此外，我們將建構流動化學合成系統，展示此方法的自動化合成與大量合成能力。該研究題目還將探索合適的陽極和陰極材料，以開發新型高離子導電性固態電池。
