染料敏化太陽能電池的基本原理與元件最佳化策略研究

李陸玲 ； 陳建仲 ； 刁維光

《化工》 56卷2期 (2009/04) Pp. 3-15

https://doi.org/10.29803/CE.200904.0002

摘要

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell，簡稱DSSC)，由於其具備大面積、可透光、多色彩、製程簡便、成本低廉等優點，與目前主流的單（複）晶矽與非晶矽太陽能電池有明顯的市場區隔性，因此其在未來具有極大的潛力可以成為新一代太陽能電池技術發展之主流。本文即在介紹DSSC元件運作的基本原理，探討影響元件效能的重要因素，以及提出達成元件最佳化的兩個基本策略，(1)提升開路電壓(Voc)可從電解質與對電極的改善著手，策略在尋找具有較正電位的氧化還原對，並配合對電極的修飾與減少電子攔截來降低暗電流；(2)增加短路電流密度(Jsc)可從染料的設計以及工作電極材料的改良著手，策略在增加染料的光捕獲能力，尋找可將吸收光譜範圍延伸至近紅外光區的新穎染料分子，同時提升氧化物半導體層的電子傳遞與收集的能力。如何大幅提昇DSSC元件的整體效能，增加其穩定性與使用壽命，開發低成本高效率的關鍵材料，以期未來能發展至大面積與軟性之電池元件，為目前這個研究領域尋求DSSC商品化的當務之急。期待拙文能夠拋磚引玉，與國內外專家學者共同努力，在不久的將來達成此一最高目標。