进化後的敏化染料电池－钙钛矿太阳能电池.PDFVIP

特別企畫 Special Report 文／林建翰 （光電科技工業協進會　產業分析師） 進化後的敏化染料電池 －鈣鈦礦太陽能電池 今日全球太陽能電池市場以矽晶型太陽能電 池為主 ，然而矽晶太陽能電池在提煉 、清 潔 、蝕刻等製程中 ，仍會因高溫熔煉排放廢氣 及毒性物質而對環境造成汙染 ，使得綠色能源 一詞仍有可議之處 。為了能夠降低能源製造對環 境產生的負擔 ，科學家們至今仍汲汲營營的找尋 新技術 、材料 。鈣鈦礦太陽能電池 （P er ov sk it e Solar Cell ）除了不需高溫製作 ，也沒有高毒性 圖1　德國礦物學家Gustav Rose以及俄羅斯 礦物學家Lev Perovski 副產物 ，其轉換效率的發展更是在短短數年內達 資料來源 ：Museum für Naturkunde Berlin 、 到19.3 ％的轉換效率 ，進展速度相當驚人 。更在 Multicolour ，2014／10 20 13年被科學期刊 （Science j ournal ）納入20 13年 十大科學突破之列 。本文將介紹鈣鈦礦太陽能電 （Perovskite Solar Cell ）所使用的材料都不是使用 池以及發展現況 。 鈣鈦礦 （CaTiO ）來製作的 ，而是以AMX 結構之 3 3 材料如 （CH NH ）PbI 、（CH NH ）PbI Cl 、 3 3 3 3 3 3-x x 何謂 “鈣鈦礦＂ （CH NH ）PbI Cl等材料製作而成 。鈣鈦礦結構 3 3 2 如圖2所示 ，我們通常可將其可以分為三部分 ： 事實上 ，鈣鈦礦並非新發現的材料或結構 。 A ，有機陽離子 （Cation ） 該物質是由圖1德國礦物學家Gustav Rose於1839年 在俄羅斯的烏拉山脈 （Ural Mount . ）上發現的一 CH3NH3+ （甲基銨 ，methylammonium ）。 種由鈣以及鈦組成的金屬氧化礦石 ，化學符號為 M ，金屬陽離子 （Metal ） CaTiO3 。同時 ，Gustav Rose以俄羅斯礦物學家Lev Perovski之名為其命名為Perovskite ，後人將其結構 PB2+ ，通常為二族無機陽離子 。 與CaTiO 相同結構或是以其分子式AMX 為結構產 3 3 X3 ，鹵素陰離子 （Halogen anion ） 物統稱為Perovskite結構稱之 。 不過 ，目前大多稱為