光影成像 - 綠化世界的新力量

在香港，一個配備相機和光束的遙感系統能偵測高污染汽車並召喚駕駛者進行排放測試。在波茨坦大學，一項研究顯示如何使用太赫茲和微波光譜技術分析半導體材料，幫助預測太陽能電池的效率與損失。而韓國與美國的研究人員則利用原位透射電子顯微鏡觀察鈣鈦礦太陽能電池結構的變化。

追蹤污染源

香港因空氣質素差而聞名，但一項執法計劃可能有助識別污染源之一: 汽車，並通知它們進行排放測試。香港推出了一項路上遙感計劃，用於檢查汽車在行駛時的排放情況。該系統採用了雙重方法，測量排放物（如二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物）、行駛條件（如速度和加速度），以及車牌號碼（以獲取車輛登記資訊），並在車輛經過遙感點時進行兩次測量。

 

都市污染

「遙感設備使用感測器和光束測量車輛行駛時排氣中的化學濃度，並透過相機記錄車牌號碼，以便識別需要檢查和維修的車輛，」悉尼科技大學（UTS）研究的共同作者John Zhou教授表示。

悉尼科技大學的研究人員與香港環境保護署（HKEPD）及香港職業訓練局合作，評估了香港遙感執法計劃的準確性與有效性。他們檢視了包括150多個監測點約290萬輛車次的數據，還參考了空氣質素監測和底盤測功機測試數據。結果顯示，共有16,365輛高排放液化石油氣和汽油車輛被遙感識別，並收到排放測試通知書。其中，96.3%的高排放車輛成功修復並通過香港瞬態排放測試（HKTET）。僅有1.4%的車輛未通過測試，而2.3%的車輛未進行測試，但這些車輛因駕駛者喪失駕駛資格而被迫停用。

儘管測試面臨一些挑戰，如保守的排放臨界值設置、需要單車道測量點以及未應用於柴油車輛，但研究人員認為，隨著更敏感的遙感系統和垂直系統的應用，這些問題將會得到解決。

閱讀全文《配備光與相機的遙感設備偵測都市污染源》

 

利用光譜技術預測太陽能電池性能

鈣鈦礦半導體因其成本低、易加工且效率高，成為當前研究的焦點。一項由15個研究機構參與的研究顯示，如何使用太赫茲（TRTS）和微波光譜（TRMC）技術可靠地測量新型半導體材料中電荷載流子的遷移率和壽命。

研究人員測量了電子與「空穴」的遷移率與壽命，這些數據透過太赫茲或微波輻射的光譜方法進行無接觸測量。然而，文獻中記載的測量數據經常存在數量級的差異。

 

顯微技術

研究的其中一項成果是顯著提高太赫茲或微波光譜測量傳輸特性的準確性。「我們能夠識別出一些在實際測量前需要考慮的關鍵點，這使得結果之間的差異大幅縮小，」來自赫姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）的Hannes Hempel博士表示。
另一項研究成果是：透過可靠的測量數據和更先進的分析，可以更精確地計算太陽能電池的特性。「我們相信，這項分析對光伏研究非常重要，因為它可以預測材料在太陽能電池中的最大可能效率，並揭示各種損失機制的影響，如傳輸障礙，」Unold博士說。這不僅適用於鈣鈦礦半導體材料類別，也適用於其他新型半導體材料，能更快速測試其潛在適用性。

閱讀全文《從太赫茲與微波光譜預測太陽能電池性能》

顯微技術揭示鈣鈦礦太陽能電池降解

雖然鈣鈦礦被認為是傳統矽基太陽能電池的潛在替代品，但由於離子遷移引起的不穩定性限制了其商業可行性。先前研究發現，當鈣鈦礦電池暴露在陽光下時，結構中會形成自由移動的離子空缺，並向電極遷移。在黑暗條件下，這種效應會逆轉，離子重新分佈於鈣鈦礦結構中。這種操作過程中的離子遷移循環會永久性地降解電池結構，導致壽命縮短。然而，關於由離子遷移引起的原子層面降解尚未被直接觀察到。來自韓國和美國的研究人員利用顯微成像技術觀察到原子層面的結構變化，並提出減少降解的策略。

研究人員使用了原位透射電子顯微鏡（TEM）成像技術。「這項研究為理解離子遷移和解決鈣鈦礦光電器件的不穩定性挑戰提供了重要見解，」領導該研究的釜山大學機械工程系金敏哲助理教授表示。

雖然電子顯微鏡可以在原子尺度上成像結構，但鈣鈦礦結構對外部電壓（電偏壓）的不穩定性使得監測其結構變化變得具有挑戰性。研究人員通過在穩定電壓下對鈣鈦礦進行成像，發現了鈣鈦礦晶體晶格條紋的逐漸消失，表明結構發生「非晶化」。然而，在黑暗條件下，這種非晶化被觀察到是可逆的。利用TEM技術，研究人員注意到當樣品在50°C的輕微加熱下，重新結晶的速度更快。
「這項研究不僅展示了實時成像鈣鈦礦非晶化的能力，還提供了一種有效方法來恢復與離子不穩定性相關的降解性能，」金教授表示。

閱讀全文《顯微技術幫助實時成像鈣鈦礦電池結構變化》

 

運用這些尖端研究技術，正為改進材料與方法鋪平道路，最終將有助於進一步減少大氣中的碳含量，讓世界變得更好。

 

文章來源: https://www.novuslight.com/light-based-imaging-is-greening-our-world_N12305.html#atop