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

 
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

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、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(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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