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植物萃取染料 助半導體元件「光合作用」產氫增效率

成大團隊將天然植物運用到半導體效能與光電元件的開發上。成大

成功大學研究團隊從天然植物中萃取出染料,作為光電半導體元件的光敏化劑,藉此提升半導體元件的光電轉換效率,並利用AI達成關鍵技術的突破,在太陽能產氫效率上,從原本的2.59%提升至9.42%。

成功大學材料系教授蘇彥勳研究團隊,長期投入科技藝術農業跨領域研究,他指出,自然界的光合作用為目前已知最有效的太陽光能轉換體系,除了探究其原理外,更將天然植物運用提升至半導體效能與光電元件的開發。

從天然植物中萃取出染料,可作為光電半導體元件的光敏化劑,有效提升半導體元件的光電轉換效率,此研究即仿效葉綠素在大自然中行光合作用的原理,將天然植物應用於太陽能能量轉換相關技術,並利用人工智慧(AI)與植物工廠合作,進行天然植物品系種類、色素種類、生長條件的選擇,仿效自然界演化現象,提升天然植物於光電性質的應用。

不過,從眾多的染料以及光敏化劑中挑選出適當的配方以及比例,需要耗費數個月甚至是數年的時間,蘇彥勳團隊與中正大學機械系助理教授賴臆升合作,利用AI選擇天然植物葉子,並調控天然植物葉子的色澤分布,製作出天然色素染料,應用於純淨且零碳排放的太陽能產氫元件的感光層。

團隊所開發的人工智慧運算系統,運用了基因演算法以及類神經網路系統達成關鍵技術突破,此系統可針對天然植物染料的吸收峰值、強度,甚至是植物的種類以及所搭配的半導體材料電化學特性做為演算依據,經過數百萬次的大數據演算以及測試後,最終該系統可給出綜合關鍵參數的最佳解,同時也在太陽能產氫效率上,由原本的2.59%提升至9.42%。

賴臆升指出,透過AI的開發以及運用,不只能快速推動高附加價值的「第六產業」,也將促使農業科技進步,更有機會幫助人類解決能源、糧食短缺危機以及環境污染等相關議題。

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