太陽能電池研發重大突破 紫質分子發電效率大提升

新網記者歸鴻亭台北特稿
2011/11/16 下午 11:11:38 / 科技新知

　中興大學和交通大學聯手研發第三代太陽能電池，研發成果刊登《科學》(Science)等期刊，受到國際肯定。

交通大學應化系教授刁維光(左)與中興大學化學系教授葉鎮宇(右)研發第三代太陽能電池成果卓著。(歸鴻亭攝影)

　在行政院國科會經費支持下，由中興大學化學系教授葉鎮宇、交通大學應化系教授刁維光與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)Grätzel教授共同組成的研究團隊，日前成功提高「染料敏化太陽能電池」(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)的元件光電轉換效率到達13.1%，以紫質分子取代釕金屬錯合物作為關鍵材料，突破釕金屬錯合物20年來元件光電轉換效率始終停滯在10至11%的困境。

　葉鎮宇表示，摒棄高成本而且有環境污染問題的釕金屬錯合物，師法大自然，從葉綠素行光合作用得到靈感，人工合成了一種類似葉綠素的紫質分子，製成最新的第三代染料敏化太陽能電池，只需要少量的光線，就可以把光能轉換為電能，驅動風扇等日常電器用品。

　他說，葉綠素已經從在地球億萬年，這種大自然恆久存在的效能應該學習，以人工葉綠素(chlorophyll)為材料的染料敏化太陽能電池，具有低成本、高效能、製程簡易、多色彩、可透視、可灣曲等優勢，紫質分子在DSSC中所扮演的角色類似於葉綠素分子在光合作用中所演的角色，可以有效的吸收太陽光的可見光及近紅外光部分，再將之轉換為電能。未來也希望能將光電轉換效能提高到與矽晶太陽能相當的16%以上，如果順利將為替代能源帶來另一波產業革命。

使用人工葉綠素為材料的染料敏化太陽能電池製成的商品原型。(歸鴻亭攝影)

　刁維光指出，能源的需求在2050年時會到達目前的兩倍，2100年將是4倍，目前人類最主要的能源石油將於未來40年間用罄，世界各國科學家莫不積極尋找替代能源，染料敏化太陽能電池，與矽晶太陽能電池相比，在將光能轉換成電能時，成功提升光電轉換率至商業化門檻的15%並有長期穩定的特性，預期這項研究成果發表後，對於未來太陽能產品的應用發展有相當大的助益。

　這項研究成果刊載於《科學》雜誌(Science)，《美國化學與工程》雜誌(C&EN News)，《科學美國人》雜誌(Scientific American)也撰文報導。