據(jù)海外媒體報(bào)道，Sharp Corp.已開始研發(fā)染料敏化太陽能電池(DSSC)，希望第2世代的太陽能電池能大幅降低生產(chǎn)成本，并助公司在充滿競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)上取得先機(jī)。

這項(xiàng)研究主要在 Sharp結(jié)晶太陽電池事業(yè)部(Advanced Energy Technologies Laboratories) 進(jìn)行，該事業(yè)部位于奈良縣葛城市，該公司預(yù)計(jì)在2020年左右，將該產(chǎn)品商業(yè)化推出。

據(jù)該公司研發(fā)一部的Ryosuke Yamanaka表示，高光電轉(zhuǎn)換效率的雛型電池，大多為深綠色，因?yàn)檫@是最適合吸收太陽光的顏色，同時(shí)也較不會(huì)產(chǎn)生顏色不均的現(xiàn)象。

通常用于油漆之類的有機(jī)染料，含有金屬復(fù)合體，一接收到太陽光，便會(huì)釋出電子。利用這項(xiàng)特點(diǎn)，將染料與電解液置放在導(dǎo)電板兩側(cè)，可從中產(chǎn)生電力。制造的原理很簡(jiǎn)單，但是要選擇何種染料與電解液作結(jié)合，卻令人傷透腦筋，因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換效率的好壞，與選材的關(guān)系密切，研究人員必須反復(fù)測(cè)試不同材料的組合，以求提高光電轉(zhuǎn)換效率。

受到日本新能源產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展組織(NEDO)的委托， Sharp希望在2009年會(huì)計(jì)年度結(jié)束前，將每 900平方公分的DSSC光電轉(zhuǎn)換效率提高8%。去年該公司成功制造出每25平方公尺光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)8.2%的DSSC，目前為全球該尺寸最高光電轉(zhuǎn)換率的DSSC。

Sharp 研發(fā)一部總經(jīng)理 Hiroyuki Katayama表示：“我們目標(biāo)是將轉(zhuǎn)換率提高超過 10%，推出商業(yè)化的DSSC?！币?yàn)槟壳爸髁鞯膯尉Ч杼柲茈姵?，其模塊光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)約15%。

為與全球太陽能電池的主流市場(chǎng)抗衡，Sharp 計(jì)劃于明年春天，在大阪?市開廠生產(chǎn)薄膜太陽能電池。目前該種太陽能電池可產(chǎn)生1kwh的電力，約需成本45日元，約比目前家用電費(fèi)貴1倍。

Sharp 計(jì)劃首先以薄膜模塊將成本降一半，在2020年前，使成本降為14日元，至2030年降為 7日元。為了實(shí)現(xiàn)這些長程目標(biāo)，Katayama表示：“關(guān)鍵在于能否研發(fā)出染料感光的模塊?！?/P>

因?yàn)镈SSC不像單晶硅太陽能電池，必須使用真空設(shè)備，所以使用DSSC可望大幅降低資本投資。然而，這項(xiàng)低成本的次世代模塊也不是全然沒有問題。由于DSSC使用有機(jī)染料，其質(zhì)量容易惡化，耐久性受到很大挑戰(zhàn)，但太陽能電池必須在各種天氣狀況下，使用至少30年。

Katayama表示：“一旦光電轉(zhuǎn)換率提高后，我們將重心轉(zhuǎn)為改善耐久性，以及使制造成本商業(yè)化?！?

資料鏈接：染料敏化太陽能電池

太陽能電池的基本原理是某些物質(zhì)被光照射時(shí)其電子的運(yùn)動(dòng)加劇；若引導(dǎo)這些電子流經(jīng)一電路中的電位，即可得到電能。而所謂DSSC(dye-sensitizedsolar cell，染料敏化太陽能電池)，其基本設(shè)計(jì)是用納米尺寸的金屬氧化物半導(dǎo)體的顆粒，以化學(xué)方法使其表面吸附染料分子，再將這種顆粒涂布在電池電路的陽極上做為感光層；在感光層和陰極之間則加上一層電解質(zhì)幫助導(dǎo)電。基于這樣的設(shè)計(jì)所制成的電池即所謂染料敏化太陽能電池(DSSC)。染料敏化太陽電池是屬于第三代的有機(jī)太陽電池，具有低成本與硅薄膜太陽電池能源轉(zhuǎn)換效率相近的特性。這是因?yàn)樗x用的原料成本低加上制程容易與簡(jiǎn)單的制程設(shè)備，可有效的降低太陽電池發(fā)電成本至所預(yù)測(cè)的U$0.2/Wp。1991年第一個(gè)高效率染料敏化太陽電池由Prof. M. Gra..tzel于Nature上發(fā)表8 %的能源轉(zhuǎn)換率后，后來其光電轉(zhuǎn)換效率更提高到11.18 % @ AM1.5，第三代分子級(jí)仿生太陽電池于是成為再生能源的主要研發(fā)方向之一。此外染料敏化太陽電池不僅成本低廉，僅約傳統(tǒng)硅基材太陽電池成本的1/5∼1/10（視制程與有機(jī)材料成本而定），對(duì)于商業(yè)化推展有相當(dāng)大的幫助，且不受日照角度的影響，加上吸收光線時(shí)間長，在相同時(shí)間的發(fā)電量甚至優(yōu)于硅晶太陽能電池。此外，硅晶太陽能電池在高溫時(shí)的發(fā)電效率，也會(huì)大打折扣，因此安裝在較高緯度（天氣較冷）地區(qū)的成效也比較好，至于染料敏化太陽能電池則是不受溫度影響，因此在日照充足、氣溫炎熱地區(qū)，競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)優(yōu)于硅晶太陽能電池，另一項(xiàng)特點(diǎn)是染料敏化太陽電池具有半透明（Semitransparent）的特性，因此適合于建材化（特別是建筑窗材）的整合，相當(dāng)適用于需要大量空調(diào)與照明電力負(fù)載的現(xiàn)代化玻璃帷幕大樓，同時(shí)作為遮陽、絕熱及發(fā)電利用的功能，達(dá)到建筑物節(jié)能與產(chǎn)能的雙重能源效益，極可能成為下一世代廣泛應(yīng)用的太陽能利用技術(shù)，染料敏化太陽電池之應(yīng)用市場(chǎng)可說相當(dāng)廣泛，未來于建筑屋頂、外墻發(fā)電用途，及家電、可攜式電子產(chǎn)品(如電子計(jì)算器、手表、電子字典、手機(jī)、NB計(jì)算機(jī))等市場(chǎng)商機(jī)潛力龐大。

對(duì)比硅太陽能電池，DSSC（染料敏化太陽能電池）有不少的優(yōu)點(diǎn)，如下:

其一，感光顆粒涂布在陽極上的厚度僅約在微米尺度。而且納米顆粒分布的方式使得感光層的有效受光表面積約變?yōu)殡姌O表面積的100 倍，因此能以極少量物質(zhì)達(dá)到很大的吸光效率。

其二，制造感光顆粒，只需將半導(dǎo)體顆粒浸泡在含染料的溶液中，再用惰性氣體風(fēng)干即可；涂布在陽極表面上的平整度也沒有特別要求，制程簡(jiǎn)單又便宜。

其三，一般染料在可見光范圍的吸收波段相當(dāng)大，因此符合以同一組件利用大波段陽光的要求。

其四，DSSC 感光的效率極高。 <