染料敏化太阳能电池近期发展.PDFVIP

特別企畫 太陽能 中國光電 Special Report 染料敏化太陽能電池近期發展 文／陳信宏（長興化工開發部能源材料組研究員） ■染料敏化太陽能電池技術簡介 關的研究發展 ，至今DSSC 的電池效率已突破 12% 。 　 　　染料敏化太陽電池的結構 （請見圖1）一般包 　　政府為鼓勵發展太陽能 、生質能 、風力 、水力 括 ： 等再生能源 ，立法院於今年六月通過 「再生能源發 　　(1) 透 明 導 電 基 板 （Transparent Conducting 展條例」，使得台灣未來發展綠色能源的能量得以 Oxide, TCO ）：常用的材料為氟摻氧化錫 （SnO2 :F, 持續成長 。其中，太陽能產業被譽為下一個兆元產 Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO ）。 業 ，最具發展潛力 。目前台灣的太陽能產業以第一 　　(2) 工作電極 （Working Electrode, WE ）：為半 代矽晶太陽能電池 （含單晶矽 、多晶矽和非晶矽 導體氧化物 ，常用的材料有二氧化鈦 （TiO2 ）、氧 三大類）最為成熟 ，但由於其製程較為昂貴且較耗 化鋅 （ZnO ）等 。 能 ，因此近年來台灣廠商也逐漸投入第二代太陽能 　　(3) 光敏化劑或稱為染料（Photosensitizer, Dye ） 電池的發展 ，即矽薄膜太陽能電池與化合物半導體 　　(4) 電解質 （Electrolyte ） 薄膜太陽能電池 。然而 ，雖然第二代太陽電池的製 　　(5) 對電極 （Counter Electrode, CE, Dye ），通常 造成本降低 ，但卻有轉換效率低的缺點 。 使用鍍有鉑金 （Platinum, Pt ）。 　　染料敏化太陽能電池 （Dye-Sensitized Solar 　　而染料敏化太陽電池反應機制簡述如下 ： Cell, DSSC ）屬於第三代太陽能電池 ，因具有低製 　　(1) 當染料分子吸收光子能量 ，分子由基態 造成本 、可製作可撓式太陽能電池 、受日照角度與 （S0 ）轉變為激發態 （S* ） 高溫環境影響小 、電池具可透視 （Transparent, See- 　　(2) 激發態的染料將電子注入半導體奈米分子 Through ）、可應用於以室內光源發電的產品等有別 中，使得染料分子被氧化 （S+ ） 於第一代 、第二代太陽能電池的特性 ，因此未來在 　　(3) 氧化態染料分子 （S+ - ）與碘離子 （I , 商業發展上有不同的應用市場區隔 ，故具有相當大 Iodide ）反應回到基態 ，碘離子則被氧化為三碘離 的發展潛力 。 子 （I3-, Triiodide ） 　　DSSC 的發展起源於 1976 年 ，當時 日本的 　　(4) 被氧化的三碘離子於電極上被電