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    染料敏化太陽能電池技術(shù)于3C的應(yīng)用

    2012-05-11 12:00:00 太陽能發(fā)電網(wǎng)
    隨著全球石化資源的日益枯竭及CO2導(dǎo)致的溫室效應(yīng),綠色替代能源的研發(fā)已成為必要的發(fā)展趨勢。尤其以太陽能電池發(fā)展與應(yīng)用最被矚目。為扶植我國太陽光電產(chǎn)業(yè)成為下一波的明星產(chǎn)業(yè),工研院于2006年成立太陽光電科技中心,募集優(yōu)秀頂尖之研發(fā)團(tuán)隊(duì),并結(jié)合產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)與國際合作,開發(fā)各種嶄

     

      隨著全球石化資源的日益枯竭及CO2導(dǎo)致的溫室效應(yīng),綠色替代能源的研發(fā)已成為必要的發(fā)展趨勢。尤其以太陽能電池發(fā)展與應(yīng)用最被矚目。為扶植我國太陽光電產(chǎn)業(yè)成為下一波的明星產(chǎn)業(yè),工研院于2006年成立太陽光電科技中心,募集優(yōu)秀頂尖之研發(fā)團(tuán)隊(duì),并結(jié)合產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)與國際合作,開發(fā)各種嶄新且自主的太陽光電技術(shù)。在本次之DTF 3C產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)與低功耗設(shè)計(jì)論壇中,由工研院太電中心童永梁博士,主講「染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell;DSSC)」技術(shù),以及目前業(yè)界的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、專利分析與3C產(chǎn)品的應(yīng)用。
      太陽能電池的發(fā)展,從第一代單晶硅PN半導(dǎo)體形式,到第二代非晶矽、砷化鎵(GaAs)等其它半導(dǎo)體材料,以薄膜化或多接面串接來提升轉(zhuǎn)換效率,逐漸進(jìn)化到強(qiáng)調(diào)低成本、制程設(shè)備與原料取得容易,且可彎撓的第三代太陽能電池,而其中以「染料敏化太陽能電池」(DSSC)發(fā)展最被看好。1991年第一個(gè)能源轉(zhuǎn)換率8%的DSSC染料敏化太陽電池由Graetzel于Nature期刊上發(fā)表,其結(jié)構(gòu)上大致是由兩片ITO或FTO導(dǎo)電玻璃層內(nèi),以奈米尺寸的TiO2二氧化鈦顆粒,涂布特制染料分子與KI3電解質(zhì)所組成。
      雖然DSSC電池量產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率(5~11%),尚不能與已發(fā)展數(shù)十年的量產(chǎn)單晶硅薄膜電池與結(jié)晶矽電池動(dòng)輒10~24%相比,但其選用原料成本低廉且較為無毒,加上可運(yùn)用印刷技術(shù)的簡單制程設(shè)備,每單位瓦特制造成本僅比矽晶型太陽電池的5~10%,同時(shí)DSSC轉(zhuǎn)換效率不受日照角度影響,轉(zhuǎn)換效率隨溫度上升而增加,有比較佳的累積發(fā)電量。矽晶太陽能電池受限于環(huán)境溫度拉高時(shí)轉(zhuǎn)換效率會(huì)降低,一般適合安裝在較高緯度(天氣較冷)地區(qū);而染料敏化太陽能電池則是不受溫度與日照角度影響,因此在日照充足、氣溫炎熱地區(qū)如臺灣,競爭力也會(huì)優(yōu)于矽晶太陽能電池。
      特別是DSSC產(chǎn)品具備可撓性與可透光性,能搭配不同顏料呈現(xiàn)不同顏色外觀,以及憑室內(nèi)光源也能發(fā)電的特性,適合于需要大量空調(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,達(dá)到建筑物節(jié)能與再生電能的雙重能源效益,因此DSSC染料敏化電池極可能成為下一世代廣泛應(yīng)用的太陽能技術(shù),其應(yīng)用市場可說相當(dāng)廣泛。
      2009年開始,如日本寫真印刷、Sharp、Panasonic、Sony、Samsung、TDK、Fujikura、Peccell、Solaronix等大廠均積極布局。而從上游到下游,無論是TCO導(dǎo)電鍍膜玻璃,TiO2二氧化鈦、印刷技術(shù)、染料與電解液,以及產(chǎn)品的封裝技術(shù),國內(nèi)都有自給自足的制作技術(shù),目前正是國內(nèi)廠商趁早卡位布局的時(shí)機(jī)。
      若要做可攜帶的太陽能電池的3C裝置,動(dòng)輒至少幾十到幾百平方公分面積的光電板模塊設(shè)計(jì),形成了可攜體積上的限制。但常在3C產(chǎn)品能見到的鋰電池,受限于能源儲存密度理論極限3,000mAh來看,下世代可攜式能源,也許可從太陽能電池免費(fèi)充電,搭配鋰電池的儲存密度兩相配合來達(dá)成。
      目前像英國G24發(fā)明可攜式可卷曲的太陽能充電塑料墊,轉(zhuǎn)換效率僅2.5%,但可以充手機(jī)電源,整組售價(jià)20美元。在日本2009年Eco Products Fair環(huán)保產(chǎn)品展覽會(huì)上,也有不少大約如3.2寸屏幕的智能型手機(jī)大小的太陽能充電器,可以憑借日光或室內(nèi)光源,來對較小型的3C裝置如Mp3隨身聽充電。但受限于目前太陽能電池轉(zhuǎn)換效率仍太低、制造成本與發(fā)電成本仍然偏高的情況下,產(chǎn)品的附加成本與售價(jià)能不能為消費(fèi)者所接受,是一項(xiàng)嚴(yán)肅的課題。

     



    作者: 來源:技術(shù)在線 責(zé)任編輯:郭燕

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