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投資
染料敏化太陽電池（DSSC：Dye-Sensitized Solar Cell）
使用矽或砷化鎵製作太陽電池都需要使用半導體製程，所以成本都不低，這也是太陽電池目前發展的瓶頸，有沒有一種成本低，製作容易的太陽電池材料呢？科學家發現，一些有機材料具有吸收光子產生電子的特性，這種有機材料稱為「染料（Dye）」，使用這種材料製作的太陽電池我們稱為「染料敏化太陽電池（DSSC）」。
染料敏化太陽電池（DSSC）的構造如＜圖一＞所示，通常使用兩片導電玻璃（玻璃表面濺鍍氧化銦錫薄膜）來製作，先在下方的導電玻璃上成長奈米結晶的多孔性二氧化鈦薄膜，再將染料溶解在電解液內，並且使用旋轉塗佈法將染料塗佈在多孔性二氧化鈦薄膜上。
由於氧化銦錫（ITO）透明而且可以導電，所以太陽光可以穿透導電玻璃到達染料層，由染料層放出電子，經由多孔性二氧化鈦薄膜流出，經過電子元件就可以使元件工作。基本上染料（Dye）在這裡所扮演的角色，和樹葉上的葉綠素一樣，可以吸收太陽光，並且將電子轉移出去。
值得注意的是，奈米結晶的二氧化鈦其實就是所謂的「奈米光觸媒」，科學家發現這種材料不但可以引起光催化反應，而且具有特別的光電特性，可以提高染料的能量轉換效率。
圖一、染料敏化太陽電池（DSSC）的構造示意圖
染料敏化太陽電池的技術瓶頸
DSSC 最大的優點是製程簡單，不需要昂貴的設備與高潔淨度的廠房，而且二氧化鈦與電解液也很便宜，至於鉑金屬觸媒與染料將來大規模生產時價格也會降低，而且使用有機染料製作薄膜並不一定要使用玻璃基板，也可以使用具有可撓性的基板，例如：塑膠，也可以直接塗佈在各種建材上，製作非常容易。
不過 DSSC 仍然有許多問題必須克服，例如：有機材料的光電性質較差，大部分的能量轉換效率都小於 5%，沒有實用價值。
更慘的是，有機染料長時間照射太陽光以後，分子結構會被紫外光破壞，光電轉換效率會大幅衰減，所以雖然許多實驗室宣稱可以製作出能量轉換效率接近 10% 的產品，但是大部分都只能停留在研究階段，無法長時間照射太陽光，距離量產還需要很長期的研發才行。
目前主要進行染料敏化太陽電池研發的機構有瑞士聯邦技術學院（EPFL）、澳大利亞國際永續技術（STI）公司、德國 INAP 研究所、歐盟的荷蘭國家能源研究所（ECN）、日本產業技術綜合研究所（AIST）、日本日立公司、日本富士公司、日本 Peccell 技術公司、瑞典 Uppsala 大學、瑞士 Leclanche S.A（Swiss）與 Solaronix（Swiss）以及美國 Konarka 公司等。
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《知識力》授權轉載
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