太陽光電市場(chǎng)快速發(fā)展,帶動(dòng)對(duì)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于近年來備受矚目。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(jī)(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、簡單的制程制作,為所有太陽能電池中制作成本最低者,且應(yīng)用廣泛。然而染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也是所有太陽能電池技術(shù)中最低者,但其潛力仍吸引全世界的研究單位與業(yè)者投入研發(fā)。
代爾夫特,荷蘭(Delft, Holland )
荷蘭研究學(xué)者Annemarie Huijser,在她就讀荷蘭代爾夫特科技大學(xué)(TU Delft)博士班期間,已經(jīng)成功地大大改進(jìn)一種太陽能電池的制程,該太陽能電池類似于Grätzel cells【注1】。Grätzel cells一種非常接近染料與半導(dǎo)體的電池,幾乎被混合。研究結(jié)果顯示,該類電池的激發(fā)性電子(excitons)不需要移動(dòng)太遠(yuǎn)。這類太陽能電池的缺點(diǎn)是,電荷的轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方法錯(cuò)綜復(fù)雜。因此,Huijser選擇采用一種不同的方法,并且使用一種染料與半導(dǎo)體的簡單的雙層系統(tǒng)。
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(fā)性電子轉(zhuǎn)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(chǎn)生電流,激發(fā)性電子需要盡可能地自由移入太陽能電池。Huijser成功增加平均距離,使激發(fā)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(tǒng)的20倍以上。這實(shí)質(zhì)上增加太陽能電池的效率。
【注1】DSSC也被稱為Grätzel cell,由Grätzel在1991年于瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)與其研究團(tuán)隊(duì)等人發(fā)表的一種全新領(lǐng)域的太陽能電池。
威爾士,英國(Wales, UK )
在Dyesol公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì),由Hans Desilvestro博士與Ravi Harikisun先生主導(dǎo)的研究,已經(jīng)展示一種新穎的串聯(lián)的染料太陽能電池,該電池在平均光源下可達(dá)超過10%的轉(zhuǎn)換效率。這項(xiàng)成就的重要性是太陽能電池屬工業(yè)用尺寸,而且被制造使用在Dyesol公司規(guī)格的底層玻璃。此裝置利用兩種染料,以背靠背方式擴(kuò)大太陽光線的范圍。第一種染料是標(biāo)準(zhǔn)高純度的B2染料制造,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(xiàng)提早成功的研發(fā)計(jì)畫于今年三月開始著手,對(duì)該公司在建立串聯(lián)產(chǎn)品的新商業(yè)領(lǐng)域上具有相當(dāng)大的鼓勵(lì),并更進(jìn)一步發(fā)展此產(chǎn)品及其他的串聯(lián)設(shè)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(huì)政府(WAG)合作,發(fā)起染料太陽能光電技術(shù)(DSC PV)計(jì)畫的申請(qǐng),該技術(shù)為鋼鐵制造業(yè)其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。
華盛頓,美國(Washington, USA )
在使用一個(gè)玉米花球設(shè)計(jì)-由極小粒子組成一團(tuán)非常大的多孔球體-美國華盛頓大學(xué)的研究學(xué)者能熟練地運(yùn)用光與多于雙倍的太陽能轉(zhuǎn)換效率對(duì)染料敏化太陽能電池產(chǎn)生電流。該研究團(tuán)隊(duì)制作一個(gè)很小的粒子,直徑大約是15奈米,然后結(jié)合成一團(tuán)更大的球體,直徑大約是300奈米。比較大的球體分散進(jìn)來的光線且迫使光線傳導(dǎo)到比較長距離的太陽能電池。該球體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí),產(chǎn)生一個(gè)每克建立在大約1000平方英尺的表面面積。其內(nèi)部表面被涂上一種能吸光的染料。
此實(shí)驗(yàn)用氧化鋅進(jìn)行,一種比一般使用的氧化鈦更加不穩(wěn)定的化學(xué)元素,但比較容易實(shí)行。小球體的平均轉(zhuǎn)換效率是2.4%,大球體結(jié)果有6.2%的表現(xiàn)。
華盛頓大學(xué)的研究學(xué)者現(xiàn)在正希望改轉(zhuǎn)向鈦氧化物的概念,使染料敏化太陽能電池達(dá)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(xié)會(huì)IMRE(Institute of Materials Research and Engineering),宣稱一個(gè)突破障礙的技術(shù),在有機(jī)發(fā)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(chǎng)上的技術(shù)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(lǐng)域。
IMRE已經(jīng)與某些公司簽訂協(xié)議發(fā)展該技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化。這包括一項(xiàng)與英國的G24Innovations公司【注2】共同研究協(xié)議,為了深入研究薄膜用于太陽能電池的發(fā)展以改善染料敏化太陽能電池的使用年限。
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