三维电极染料敏化太阳能电池研究取得突破

三维电极染料敏化太阳能电池研究取得突破

  随着人类逐渐察觉到气候变迁的影响，许多科学家都在寻找替代能源，其中太阳能电池（solar cell）是zui直接的能源转换科技，它将太阳光转化成电能来进行发电，不像燃烧煤炭、石油或煤气产生电能的方式会产生污染物。
 
    目前太阳能电池的研究大多集中在硅基组件上（silicon-based device），但染料敏化（dye-sensitized）太阳能电池由于成本较低，被看好有取代硅太阳能电池的潜力，尤其是在小面积、高机动性或低能源密集的应用上。基本上，染料敏化太阳能电池是电化学电池的一种，利用置于二氧化钛层（titanium dioxide）之上的吸光染料将光能转化成电能。越多的光线被转化成电能，代表太阳能电池的转化效率和性能越高。
 
    决定转化效率的重要因素之一，是电子在复合（recombination）之前能多快被转移离开二氧化钛层。电子要在电池中发挥功用，必须先脱离二氧化钛层，而要达到此目的，它们必须进入相邻的氧化铟锡（ITO）导电玻璃电极中。
 
    zui近中国台湾和澳洲的研究团队使用湿式化学蚀刻出三维的电极界面，目的是要尽量增大二氧化钛和ITO界面的面积，以降低电子电洞对的复合率，提升太阳能电池的转化效率。他们的制程牵涉到在模板内进行氧化物的电泳披覆（electrophoretic deposition），因此能以合乎成本效益的方式ITO纳米线数组构成的电极。研究人员利用电子显微镜来观察纳米线的结构以及它们组成的数组，并且量测此种太阳能电池的性能，结果发现三维电极染料敏化太阳能电池的转化效率比传统平板式电极增加13-46%。
 
    该团队在初步研究得到令人鼓舞的成果后，接下来期待藉由改良合成过程及优化纳米线数组的几何结构，来进一步提升染料敏化太阳能电池的性能。相关论文发表在（《纳米技术》（Nanotechnology）。