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在全世界的DSSC染料敏化太陽能電池

   2008-06-24 ne21.com21世紀(jì)新能源31380
太陽光電市場快速發(fā)展，帶動(dòng)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，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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