染料敏化太陽能電池

染料敏化太陽能電池（dye-sensitized solar cell，縮寫為DSSC、DSC 或DYSC^[1]）是一種廉價的薄膜太陽能電池。^[2]它是基於由光敏電極和電解質構成的半導體，是一個電氣化學系統。這種電池的一種較新的版本——也叫做格雷策爾電池，是由米夏埃爾·格雷策爾（Michael Grätzel）和布賴恩·奧勒岡1991年在洛桑聯邦理工學院發明的。^[3]米夏埃爾·格雷策爾爾因為本發明而曾榮獲2010年千禧年科技獎（2010 millennium technology grand prize）。^[4]

具有許多吸引人的特徵; 因為它可以用低廉的材料製成（但實際中已經證明它很難擺脫對於貴重金屬鉑和釕的限制，並且它的液態的電極對於各種天氣的適應也是一個嚴重挑戰），不需要用精細的儀器來製造，這種電池在技術上很有吸引力。而且，其製造過程比以前的電晶體電池要便宜。它可以被製成軟片，機械強度大，不需要特別保護就可以防護樹枝或者冰雹的撞擊。雖然它的能量轉換效率比最好的薄膜電池要低，但理論上它們的性價比已足夠高，在完成市電平價的情況下可以與化石燃料相提並論。由於化學穩定性問題而被擱置的商業應用^[5], 在歐盟光伏路線圖（英語：European Union Photovoltaic Roadmap）中預測將在2020年之前顯着促進可再生能源發電。

染料敏化太陽能電池[編輯]

在1960年代後期，發現照明的有機染料可以在電化學電池中的氧化物電極處產生電。^[6]

結構[編輯]

在格雷策爾和奧勒岡的設計方案中，電池有3個主部分。頂端是以摻氟的二氧化錫（SnO₂:F）製成的透明陽極，置於一平板（一般是玻璃製）背面。這個可傳導平板背面有一薄層二氧化鈦（TiO₂），組成一個高度多孔的結構，有着很高的表面面積。TiO₂只吸收一小部分太陽光子（紫外輻射的光子）。^[7]這塊平板置於由光敏的釕-多吡啶染料（亦稱分子感光劑^[7]）和溶劑的混合物中。將薄膜在染料溶液中浸濕後，染料薄膜會與TiO₂層形成共價鍵。

產業[編輯]

目前全世界宣稱投入者眾多，但迄今無產業尚未發展完整；即便目前實驗室效率達15%在生產上仍有不少限制與突破點需克服；台灣DSSC產業鏈完整，永光、長興、台塑、福盈及造能科技佈局產業上下游完整。

參閱[編輯]

參考資料[編輯]

^ Haiying Wan, "Dye Sensitized Solar Cells" 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2006-09-11., University of Alabama Department of Chemistry, p. 3
^ "Dye-Sensitized vs. Thin Film Solar Cells" 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2006-02-10., European Institute for Energy Research, 30 June 2006
^ Brian O'Regan, Michael Grätzel. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films. Nature. 24 October 1991, 353 (6346): 737–740. Bibcode:1991Natur.353..737O. doi:10.1038/353737a0.
^ Professor Grätzel wins the 2010 millennium technology grand prize for dye-sensitized solar cells, Technology Academy Finland, 14 June 2010.
^ Tributsch, H. Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve. Coordination Chemistry Reviews. 2004, 248 (13–14): 1511–1530. doi:10.1016/j.ccr.2004.05.030.
^ Gerischer,H.; Michel-Beyerle,M.; Rebentrost, E.; Tributsch, H. Sensitization of Charge-Injection into Semiconductors with Large Band Gap. Electrochimica Acta. 1968, 13 (6): 1509–1515. doi:10.1016/0013-4686(68)80076-3.
^ ^7.0 ^7.1 Juan Bisquert, "Dye-sensitized solar cells" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Departament de Física, Universitat Jaume I

[1] Haiying Wan, "Dye Sensitized Solar Cells" 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2006-09-11., University of Alabama Department of Chemistry, p. 3

[2] "Dye-Sensitized vs. Thin Film Solar Cells" 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2006-02-10., European Institute for Energy Research, 30 June 2006

[3] Brian O'Regan, Michael Grätzel. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films. Nature. 24 October 1991, 353 (6346): 737–740. Bibcode:1991Natur.353..737O. doi:10.1038/353737a0.

[4] Professor Grätzel wins the 2010 millennium technology grand prize for dye-sensitized solar cells, Technology Academy Finland, 14 June 2010.

[5] Tributsch, H. Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve. Coordination Chemistry Reviews. 2004, 248 (13–14): 1511–1530. doi:10.1016/j.ccr.2004.05.030.

[6] Gerischer,H.; Michel-Beyerle,M.; Rebentrost, E.; Tributsch, H. Sensitization of Charge-Injection into Semiconductors with Large Band Gap. Electrochimica Acta. 1968, 13 (6): 1509–1515. doi:10.1016/0013-4686(68)80076-3.

[juan-7] 7.0 ^7.1 Juan Bisquert, "Dye-sensitized solar cells" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Departament de Física, Universitat Jaume I

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]