銳隆光電 染料敏化太陽能電池專用 FTO導電玻璃基板 PET可繞式導電玻璃基板 國內首家研發產出利用濺鍍設備產出低阻抗 高穿透率 面表面品質佳 均勻性佳染料敏化太陽能電池專用 FTO導電玻璃基板
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銳隆光電 國內首家研發產出利用濺鍍設備產出低阻抗 高穿透率 面表面品質佳 均勻性佳染料敏化太陽能電池專用 FTO導電玻璃基板 |
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染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell,簡稱DSSC) 或稱染料增感型太陽能電池,是第三代的奈米薄膜太陽電池,優點在於原料成本低、製程容易與簡單的製程設備,未來可降低太陽電池發電成本至US$0.2/Wp以下,為所有太陽能電池中製作成本最低者,僅約傳統矽基材太陽電池成本的1/5∼1/10。
DSSC因其材料便宜、可在低溫、簡單的製程製作,且具備可撓性、多彩性與可透光性等特性,應用範圍廣泛。其擁有半透明特性,因此適合建材化作為建築窗材,適用於玻璃帷幕大樓,同時作為遮陽、絕熱及發電利用的功能,達到建築物節能效益,未來應用於建築屋頂、外牆發電用途,且DSSC可用一般室內光線即可充電,可作為3C產品電池的輔助商品,適用於可攜式電子產品如電子計算機、手錶、電子字典、手機等用電量較小的產品,未來應用可能會直接附在手機上,或做成可摺疊的外接式裝置,或結合紡織品採用衣物塗佈方式作為隨身發電使用,市場商機潛力龐大。
染料敏化太陽電池是由基板(玻璃或薄膜基板)、透明導電膜、半導體膜(光電極TiO2)、染料、電荷輸送材(電解質、溶劑),和由基板上鍍有透明導電膜、鉑觸媒之相對電極等所構成,具有導電膜的基板上將奈米尺寸的二氧化鈦微粒塗佈成糊狀,使用450℃對其進行燒結而得半導體光電極;而相對電極,則是使用對透明導電膜進行鉑的蒸鍍而形成。二氧化鈦的厚度約10μm,因為具有奈米大小的孔洞,故實效表面積可達到外觀基板面積的1,000倍以上,使TiO2多孔質膜能吸附更多染料,獲得更多光吸收,而大幅提升電流值。
其基本設計是用奈米尺寸的金屬氧化物半導體的顆粒,以化學方法使其表面吸附染料分子,再將這顆粒塗布在電池電路的陽極上做為感光層,且在感光層和陰極之間則加上一層電解質幫助導電。在半導體層,除了提供高表面積以讓染料吸附,還需擁有高效的電子傳遞效率,DSSC多使用二氧化鈦奈米顆粒為半導體層,此材料具有高比表面積及高穩定性,且能有效的吸附染料(N3, N719, black dye)。
◎DSSC基本結構與原理

染料敏化太陽電池最早是由Tsubomura et al.於1976年提出,利用多孔性的氧化鋅(ZnO)作為工作電極,但電池之光電轉換效率並不高。至1991年,O’Regan和Grätzel發表電池效率為7.12%的色素增感太陽電池,Grätzel團隊提出方法是在具有中孔洞性質的二氧化鈦(TiO2)薄膜上吸附釕(Ru)金屬衍生物之色素分子,此種色素分子能吸收近全可見光波長範圍的太陽光,截至2005年文獻記載,DSSC光電轉換效率最高可達到11.18%
雖然染料敏化太陽電池轉換效率是所有太陽能電池技術中最低者,但DSSC不受日照角度的影響,加上吸收光線時間長,在相同時間的發電量甚至優於矽晶太陽能電池,且矽晶圓太陽能電池發電效率會受到溫度升高而遞減,適合安裝在較高緯度天氣較冷的地區,但染料敏化太陽能電池則不受溫度影響,在日照充足、氣溫炎熱地區,競爭力會優於矽晶圓太陽能電池。
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