在全世界的DSSC染料敏化太陽能電池

2021-01-19 索比光伏網

發表於：2008-06-23 22:26:30     作者：索比太陽能

來源：Solarbe.com

太陽光電市場快速發展，帶動對

太陽能

電池的需求增加，然而在太陽能電池之主要的矽原料缺料的壓力，用矽極少或不需使用矽材料的太陽能電池於近年來備受矚目。其中染料敏化太陽能電池（DSSC，

dye-sensitized solar cell

）也被稱為第三代太陽能電池。其使用有機(Organic)、奈米晶體(Nano-Based)或染料敏化(Dyesensitized TitaniumOxide)等材料，因其材料便宜、可在低溫、簡單的製程製作，為所有太陽能電池中製作成本最低者，且應用廣泛。然而染料敏化太陽能電池的轉換效率也是所有太陽能電池技術中最低者，但其潛力仍吸引全世界的研究單位與業者投入研發。

代爾夫特，荷蘭（Delft, Holland ）

荷蘭研究學者Annemarie Huijser，在她就讀荷蘭代爾夫特科技大學（TU Delft）博士班期間，已經成功地大大改進一種太陽能電池的製程，該太陽能電池類似於Grätzel cells【注1】。Grätzel cells一種非常接近染料與半導體的電池，幾乎被混合。研究結果顯示，該類電池的激發性電子（excitons）不需要移動太遠。這類太陽能電池的缺點是，電荷的轉換運輸方法錯綜複雜。因此，Huijser選擇採用一種不同的方法，並且使用一種染料與半導體的簡單的雙層系統。

Huijser將染料分子與樂高積木相比，透過改變積木組合的多樣化，以及觀察如何影響激發性電子轉變成太陽能電池的模式，她研究出染料分子最佳的排序。為了有效產生電流，激發性電子需要儘可能地自由移入太陽能電池。Huijser成功增加平均距離，使激發性電子移入太陽能電池大約20奈米的距離，為原先建立的系統的20倍以上。這實質上增加太陽能電池的效率。

【注1】DSSC也被稱為Grätzel cell，由Grätzel在1991年於瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)與其研究團隊等人發表的一種全新領域的太陽能電池。

威爾斯，英國（Wales, UK ）

在Dyesol公司的研發團隊，由Hans Desilvestro博士與

Ravi

Harikisun先生主導的研究，已經展示一種新穎的串聯的染料太陽能電池，該電池在平均光源下可達超過10%的轉換效率。這項成就的重要性是太陽能電池屬工業用尺寸，而且被製造使用在Dyesol公司規格的底層玻璃。此裝置利用兩種染料，以背靠背方式擴大太陽光線的範圍。第一種染料是標準高純度的B2染料製造，由Dyesol公司大量銷售。第二種染料是一種新穎、接近紅外線的染料。

這項提早成功的研發計畫於今年三月開始著手，對該公司在建立串聯產品的新商業領域上具有相當大的鼓勵，並更進一步發展此產品及其他的串聯設備。

在今年稍早，歐洲主要的鋼鐵大廠Dyesol和Corus公司，開始共同與威爾斯議會政府（WAG）合作，發起染料太陽能光電技術(DSC PV)計畫的申請，該技術為鋼鐵製造業其中的一個環節。

華盛頓，美國（Washington, USA ）

在使用一個玉米花球設計－由極小粒子組成一團非常大的多孔球體－美國華盛頓大學的研究學者能熟練地運用光與多於雙倍的太陽能轉換效率對染料敏化太陽能電池產生電流。該研究團隊製作一個很小的粒子，直徑大約是15奈米，然後結合成一團更大的球體，直徑大約是300奈米。比較大的球體分散進來的光線且迫使光線傳導到比較長距離的太陽能電池。該球體內部結構複雜，同時，產生一個每克建立在大約1000平方英尺的表面面積。其內部表面被塗上一種能吸光的染料。

此實驗用氧化鋅進行，一種比一般使用的氧化鈦更加不穩定的化學元素，但比較容易實行。小球體的平均轉換效率是2.4%，大球體結果有6.2%的表現。

華盛頓大學的研究學者現在正希望改轉向鈦氧化物的概念，使染料敏化太陽能電池達到最高的效率。

新加坡（Singapore）

新加坡政府的科技組織A*STAR之材料研究與工程協會IMRE（

Institute of Materials Research and Engineering）

，宣稱一個突破障礙的技術，在有機發光二極體顯示器OLEDs（organic

light emitting diodes

）上裝敏感的裝置以避免受損；以及比其他市場上的技術更有效率的太陽能電池，為嶄露頭角的塑膠電子開啟新的領域。

IMRE已經與某些公司籤訂協議發展該技術進行商業化。這包括一項與英國的G24Innovations公司【注2】共同研究協議，為了深入研究薄膜用於太陽能電池的發展以改善染料敏化太陽能電池的使用年限。

【注2】英國的G24Innovations 公司於2007 年建立了染料敏化太陽能電池(DSSC)30MW 的試產線，加快了有機染料類太陽能電池商業化的進程。


從應用需求端來看，有機染料類太陽能電池在各類應用市場的產值預估與比例如下：




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