綠能科技與永續治理研究所
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該研究所主要研發方向在於從發展新興能源至新世代替代能源、再到節能科技、智慧電網、綠能車輛系統等,積極拓展綠能及型塑資源永續的精神,亦將透過產學合作機制與企業共同建立跨域綠能應用平臺,培育綠能高階人才及健全綠電參與制度,符應行政院110年核定 「六大核心戰略產業推動方案」有關「綠電及再生能源產業」之內涵,符合國家重點領域「循環經濟」之設立精神。
針對產業現況分析,以掌握產業脈動並加速轉型規劃為目標,此研究所的研究、教學與課程,乃根據新世代的科技與綠能產業趨勢,從基礎的新興能源材料應用、光電與儲能元件等研究,到再生能源系統、替代燃料(以酵素催化合成生質柴油)、新世代替代能源(太陽能及冷核融合)等,再到節能科技、能源控制管理、電力能源轉換、智慧電網、油電車輛、電動與氫能車輛系統等一系列從基礎到產業應用課程。針對科技專業能力,開設整合性、跨領域課程。臺師大整合校內新穎材料製備與檢測、元件應用、酵素生物技術、微生物發酵技術、氫能源發電設備、再生能源與智慧電網系統、電力轉換元件、電動車輛檢測系統、能源管理控制系統、綠能與先進車輛相關模擬軟體等相關領域之研究能量,建立跨域綠能應用平臺,深化學校與企業創新之研究合作,培育全方位綠能高階人才。
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Item 初探A*演算法應用於HVAC風管系統建造成本最佳化之可行性(2025) 林佳瑩; Lin, Chia-YingItem 反式有機太陽能電池穩定性改善研究(2025) 林晏禎; Lin, Yen-Chen本論文研究聚焦於提升反式有機太陽能電池對紫外光的穩定性,透過溶膠凝膠法(Sol-gel process)製備氧化鋅(ZnO)電子傳輸層上構建在雙層鈍化層,有效減少界面缺陷,進而提升元件對紫外光的穩定性。研究中,第四章第一小節首先探討單層鈍化層C60的厚度及活性層中CN添加量對元件性能的影響,確立最佳的單層鈍化層製程參數。接著,第二小節研究比較不同溶劑氯苯(CB)、鄰二氯苯(ODCB)對雙層C60鈍化層性能的影響,發現使用鄰二氯苯(ODCB)溶劑製備的雙層鈍化層C60元件,在經過504小時紫外光照射後,性能衰減較少,表現出最佳的穩定性。進一步地,研究比較雙層鈍化層C60與雙層鈍化層C60與PCBM在提升元件紫外光照穩定性方面的效果。實驗結果顯示,雙層鈍化層C60雖然初始效率較高,但雙層鈍化層C60與PCBM在長期紫外光照射下表現出更優異的穩定性。最後,第三小節研究探討雙層鈍化層C60和PCBM的製程優化,包括PCBM濃度對元件性能的影響。Item 應用於冷鏈物流之複合動力系統模擬平台開發(2025) 謝念恒; Hsieh, Nien-HengItem 應用基因演算法於固定式太陽能儲能系統之最佳化電價成本控制器設計(2025) 賓承彥; Bin, Chang-YanItem 太陽能儲電系統的應用研究(2025) 曾驛傑; Zeng, Yi-Jie本研究於國立臺灣師範大學建置一套太陽能儲電系統,核心結構包含太陽能模組、OPTI逆變器、鋰鐵電池、四路Modbus控制模組與多功能監控平台,支援尖峰放電、離峰充電、時間電價控制等調度策略,且依據用電特性進行參數調整,實現能量最佳化與成本控管。為驗證系統效能,本研究針對同一太陽能結合儲電系統於不同負載條件(500W、1000W、1500W)下之運行表現進行實測與效益分析,評估其能源調度能力、經濟性及減碳潛力。結果顯示,該系統具備良好的適應性與運轉穩定性,能依據時間電價與負載需求,透過控制策略降低尖峰電價負擔與市電依賴,並自動於離峰低價時段進行電池充電,產生明顯的節能與環保效益。整體而言,系統於不同負載條件下皆展現出良好的能源調度能力,電費改善率平均降低約40%,具穩定回售潛力與減碳能力。本研究結果驗證太陽能儲電系統於分散式能源應用中之可行性,未來可進一步導入AI預測模型與虛擬電廠架構,對於推動智慧建築、低碳社區與能源轉型具參考價值。Item 陽離子界面活性劑之抗衡離子對鈣鈦礦太陽能電池之效能影響探討(2025) 李佳臻; Li, Jia-Zhen鈣鈦礦太陽能電池因具備高光伏效率、製程簡便與成本低廉等優勢,已成為新世代太陽能技術的重要研究焦點。然而,其穩定性與缺陷問題仍是限制商業化應用的關鍵挑戰。本研究採用MA₀.₁₆Cs₀.₀₅FA₀.₇₉Pb(I₀.₉Br₀.₁)₃鈣鈦礦為太陽能電池元件之光作用層,佐以四級銨鹽型陽離子界面活性劑為添加劑,詳細探討界面活性劑之抗衡離子的種類對於電子之光伏特性的影響。首先,透過 SEM 觀察表面及橫截面形貌,確立不同抗衡離子對結晶顆粒及膜層厚度的影響,觀察到C8TMAI 結晶顆粒最小,且鈣鈦礦層之膜層厚度並無因添加劑的加入而有顯著差異;搭配 EDX 元素分佈分析,證實C8TMAI可有效擴散至膜層內部,達到最佳的缺陷鈍化效果。再以 XRD、AFM 分析結晶行為及表面粗糙度,觀察到添加 C8TMAI 可減小晶粒尺寸、改善表面平整性,利於載子傳輸。經 UV-Vis 量測,證實添加劑的加入並未影響其吸光能力,以及 PL/TRPL 載子壽命研究,確認不同抗衡離子對載子復合動力學之影響,其中 C8TMAI 可顯著降低缺陷密度、延長載子壽命。以 SCLC、EIS、XPS 測試,說明 C8TMAI 可有效減少缺陷密度、改善界面電荷傳輸及結合力。再者,在元件光伏性能比較下可觀察到,於AM1.5G之測試條件下,添加 C8TMAI有最佳光電轉換效率,可使元件 PCE 由15.28% 提升至20.64%。而在元件之長期熱穩定性的分析中,可觀察到在85 °C氮氣環境的加速老化條件下,在1100小時測試後,經XRD量測,未添加C8TMAI的樣品可明顯觀察到PbI2峰,而添加C8TMAI之鈣鈦礦膜可明顯發現PbI2繞射峰的強度明顯下降,顯示C8TMAI的加入可有效抑制鈣鈦礦的降解,使其不因PbI2的析出導致元件效率下降,在元件之測試性能下,也觀察到在經過1100小時後C8TMAI仍維持初始效率的100%。最後,在6500 K、100 lx 室內照明環境下,C8TMAI 之光電轉換效率更高達53.10%,結合前述AM1.5G的測試結果,證實 C8TMAI 在模擬太陽光與室內光源這兩種光源條件下,皆有最佳的光電轉換效率。本研究系統比較不同抗衡離子之界面活性劑對鈣鈦礦薄膜結構、缺陷鈍化及載子傳輸行為之影響,結果突顯 C8TMAI 在改善元件性能及穩定性之關鍵角色,提供後續設計更穩定、高效、並適用於室內照明之鈣鈦礦元件之明確方向及研究依據。Item 高濃度氧-17液態重水量產技術開發(2025) 吳信源; Wu, Xin-Yuan本研究開發一套連續循環密閉裝置,利用低能量核反應(Low Energy Nuclear Reactions, LENR)來製造17O液態重水。透過收集產出的不凝結氣體與水體進行質譜儀分析,並推算濃度。本研究利用連續循環操作,可製造出2.2 mol %濃度17O重水。本研究進一步透過核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)、光腔衰盪光譜(Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS)檢驗確認是核反應導致17O同位素產出,並發現D與18O等同位素也出現。本系統證明可有效製造高濃度17O重水,具備可重現性與穩定量產能力,可提供醫療研究或同位素追蹤技術應用。Item 太陽能微電網電力調度技術研究(2025) 黃琳傳; Huang, Lin-Chuan本研究在師大汽車工廠一樓建置了兩組獨立型(離網型)太陽能系統,分別稱為S01與S02系統,接入市電且不進行市電回售,接著透過中央控制單元(CCU ,Central Control Unit),將兩組系統的逆變器電力輸出端進行連接,實現兩組太陽能系統之間的電力交換機制,藉此針對能源調控效益、減碳效果與經濟性進行實測與評估。首先在太陽能模組正常供電的情況下,進行單邊負載與雙邊負載的架構測試,單邊負載(單戶負載)表示只對S01連接負載,S02不連接任何負載的狀態,雙邊負載(雙戶負載)則是對S01與S02系統皆有連接負載的狀態。結果顯示,單邊負載架構具備良好的調度穩定性與能源彈性,能有效整合太陽能與儲能資源,於200W至1000W負載範圍內皆可維持約30%的調度時長比例,隨負載上升,其節電與減碳效益亦同步提升,年節電量可達1095 kWh,年減碳量達518.3 kgCO₂e。而雙邊負載因兩側負載同步消耗能源,較容易導致系統調度時間比例下降至10%以下,然而在負載配置不對稱(如800W與200W)時,調度機會與節電比例(最高可達16%)反而顯著提升,顯示其具備潛在的優化空間。根據實驗結果,進一步於負載總量維持1000W(S01/S02)的條件下,分為對稱組(500W/500W)、非對稱組(800W/200W)、單掛組(1000W/0W)三個組別,探討不同負載分配組合對系統調度行為之影響。實測發現對稱組因兩側壓力相近,難以有效啟動電力調度,未能發揮CCU的協同優勢;而負載分配明顯不對稱的非對稱組,則能有效促進電力交換,且單次調度時間更長,使買電方有更長時間充電,緩解儲能壓力同時降低電池過度放電的頻率,提升系統穩定性及能源利用率;而負載完全集中於單側的單掛組雖可激發CCU經濟效益,卻也使電池頻繁觸發安全保護,長期將增加故障與老化風險。綜合比較,不對稱負載組合可兼顧調度效率及電池壽命,具備較佳的優化潛力。在故障容錯性方面,單戶負載於單側太陽能模組失效時,系統在中高負載條件下容易出現電壓下滑與調度頻繁之情形,儲能負擔加劇且供電穩定性下降,特別在1600W長時間運行時更為顯著。相對地,在雙戶負載架構下,若正常供電方負載較小,系統更易啟動電力調度支援故障方,實現微電網備援設計理念,提升系統整體韌性。經濟效益方面,依據台電113年公告之尖峰電價(4.9元/kWh)與碳排放係數(0.474 kgCO₂e/kWh)估算,單戶負載雖可每年節省1000元以上電費並產生具經濟價值之碳費節約,但設計合適的非對稱掛載(S01:800W/S02:200W),更加能夠在經濟效益與系統穩定性上達成平衡,建議未來應結合智慧調度策略與主從式負載設計,以提升系統於多變應用場域中的可行性與穩定性。Item 江陵九份園區轉運站風場模擬之研究(2025) 賴彥蓁; Lai, Yen-ChenItem 雙缺陷鈍化劑提升鈣鈦礦太陽能電池之光伏特性及穩定性(2025) 陳柏元; Chen, Po-Yuan鈣鈦礦太陽能電池因具備高光電轉換效率、低製備成本與製程簡易等優勢,成為近年來備受矚目的研究領域。然而,其商業化發展仍受限於材料缺陷所造成的穩定性問題與性能衰退。缺陷可分為材料本體的內部缺陷與界面層間的界面缺陷,兩者皆可能導致非輻射復合增加、載子壽命縮短與能量損耗,進而降低元件效能。本研究提出雙缺陷鈍化策略,透過在主動層中同時引入界面活性劑辛基三甲基溴化銨(octadecyltrimethylammonium bromide, 8CTMAB)與五氟苯甲酸(5-fluorobenzoic acid, PFBA),分別針對界面與內部缺陷進行鈍化,以提升鈣鈦礦太陽能電池之光電轉換效率與穩定性。研究之太陽能電池元件以平面型p-i-n結構為基礎,使用 ITO/P3HT-COOH/Perovskite/PCBM/PEI/Ag之元件架構進行製作與分析。經實驗發現,PFBA的加入有助於鈍化晶格內部缺陷並促進大晶粒生成,而8CTMAB則藉由其陽離子長碳鏈結構排列於鈣鈦礦表面,改善界面能階匹配並減少界面缺陷。研究結果亦證實雙添加劑可有效延長載子壽命、降低陷阱密度及增加電荷再結合阻抗。因此,雙添加劑元件相較於pristine對照元件,可同時提升短路電流密度、開路電壓與填充因子,其PCE最高可達22.21%。在穩定性部分,本研究於65 °與85 °C氮氣環境下進行長時間加熱測試,雙添加劑元件在加熱1000多小時後仍維持其初始效率,顯示其熱穩定性大幅提升。同時,於6500 K LED光源及100 lx照度下,光電轉換效率可達51.99%,展現其優異的室內光應用潛力。此外,XPS與FTIR證實PFBA中的F與COOH官能基及8CTMAB的Br離子可有效鈍化鈣鈦礦膜之缺陷。綜合上述,本研究提出的雙缺陷鈍化策略,不僅能有效降低鈣鈦礦太陽能電池的內部與界面缺陷,進而提升元件光伏性能,同時亦增強其操作與環境穩定性,為高效能、長壽命鈣鈦礦太陽能電池的開發提供極具潛力的材料工程方向。Item 開發降壓轉換器驅動發光二極體(2025) 吳安琪; Wu, An-ChiItem 九份園區的微氣候應用研究(2025) 江羽晴; Jiang, Yu-Ching本研究聚焦於新北市九份創新園區小區域微氣候技術之應用,針對園區內熱島效應與戶外熱舒適度降低問題,探討噴霧系統與鋪面配置對體感溫度之改善成效。九份地處山海交界,具良好通風條件,夏季(6 ~ 9月)平均最高氣溫約26.8~28.9°C,濕度高達84 ~ 87%,風速約5 ~ 7 m/s,屬高溫高濕且風力適中的環境,適合導入水霧蒸發降溫技術。研究方法包括CFD風場模擬、Steadman體感溫度模型轉換、實地環境監測與實驗場域測試。實驗設計探討不同季節、噴霧頻率(每2或15分鐘)、噴霧時間(2或10秒)、噴頭高度(0.1m或1.8m)及鋪面材質(樹皮、木屑)之交互效果。結果顯示,夏季高頻短時噴霧搭配低高度噴頭與樹皮鋪面,體感溫度可降超過2°C、濕度提升20%;冬季則以木屑鋪面有助穩定濕度與溫度。園區廊道具峽谷式地形,透過自然風廊引風、植栽遮蔭、地下冷泉與水霧結合,展現良好微氣候調節潛力。整體系統具備模組化、即時感測與智慧控制功能,未來可擴展至都市綠廊、觀光步道等場域。研究亦建議結合展示與教育功能,打造具永續示範價值之氣候友善園區,作為面對氣候變遷與熱島效應的可行策略。Item 開發數位式升壓轉換器(2025) 林昱安; Lin, Yu-An