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發問時間: 科學其他:科學 · 10 年前

何謂染敏太陽能電池

染敏太陽能電池的原理及材料為何,敬請幫忙解惑,謝謝!!

5 個解答

評分
  • 10 年前
    最佳解答

    版大你好 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

    圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AF03040851/o/1010080704...

    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。◎染料敏化太陽能電池與矽基太陽能電池的比較優勢:1.製程容易、成本低

    2.30℃以上高溫條件下電力輸出較高,及低光量下仍有高轉換效率

    3.可接受日照光譜範圍大,模版兩面皆可吸收光線,有利吸收散射光

    4.轉換率對入射光角度影響較小

    5.具有透明性可直接使用於窗戶,模板顏色因使用的染料顏色而變

    6.TiO2材料的物理、化學性質穩定,且無毒性、 相較其他材料或矽基太陽電池比較無環境污染

    7.能源回收期小於矽晶太陽能電池

    8.可製成可撓式電池模組

    9.具大尺寸、量產製程潛力◎DSSC缺點:

    1.轉換效率比矽基太陽電池低。

    2.染料激發態壽命不夠長,光電轉換效率尚低。

    染料敏化太陽能電池由Michael Gratzel團隊開發成功,是英國的G24 Innovations所主推。日本科技大廠-Sony也於2008年在5月底也宣布投入,Sony的染料敏化太陽能電池製作採印刷,不使用半導體技術,製造成本僅約矽晶太陽能電池的1/5∼1/10左右。染料敏化太陽電池之染料,與電池之電能轉化效率有直接關係,國內以紡織品染料起家的永光切入關鍵的染料領域且最先量產,打破由Solaronix與Dyesol兩家外商供應的狀況,成為全球少數能提供相關染料的業者之一,因為供應廠商少,染料每公克報價超過萬元。國內染整助劑廠福盈科,於2009年斥資1000萬美元向澳洲Dysol廠取得染料敏化太陽能電池模組實驗室技術,經自行研發成功開發出DSSC模組,2010第二季可將產品商品化,並且預計2010第四季開始建立太陽能模組產線,最快2011年上半年可正式量產。國內還有觸控面板廠-介面光電投入這新領域,介面與工研院合作,規劃架設台灣第一條染料敏化太陽能電池生產線,因觸控面板生產過程與染料敏化太陽電池相似,不需增加設備即可投產。

    參考資料: MoneyDJ知識庫
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  • 匿名使用者
    6 年前

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  • 6 年前

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  • 7 年前

    可是我找過福盈的資料,都蠻久之前,他們還有生產嗎?永光的染料賣的很貴,有沒有便宜的材料能買的到呢?台灣除了造能科技外,還有誰那裡能買的到模組呢?

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