在全球積極尋求替代能源下,成功大學化工系李玉郎教授發表應用於染料敏化太陽能電池(簡稱DSSC)的可印刷式電解質及其應用技術,在不同形式的太陽能電池中,DSSC太陽能電池具有製程簡單,製做成本低,並且具有可撓性、多彩性、及半透光等多樣的特性,因此應用範圍廣泛,此一印刷式電解質應用技術發表後,吸引業界矚目。

在太陽能電池的發展上,染料敏化太陽能電池被歸類為第三代的奈米薄膜太陽能電池,除了可架設在建築物屋頂、外牆來發電外,由於此電池也可以製作成半透明狀,所以DSSC亦可以做為大樓的玻璃帷幕,同時達到遮陽、絕熱、美化、及發電等功能。亦可在室內光的環境下操作,可作為3C產品的輔助電源,適用於可攜式電子產品如電子計算機、手錶、電子字典、手機等用電量較小的產品。

李玉郎表示,染料敏化太陽電池的結構包括基板(玻璃或薄膜基板)、透明導電膜、多孔性TiO2膜(光電極)、染料、電荷輸送材料(電解質、溶劑),和在透明導電基板上鍍有鉑觸媒的對電極等所構成。而其中的電解質,是光電極及對電極間電荷傳輸的媒介,其性能除了決定染料敏化太陽能電池的效率外,在電池的長效穩定性亦扮演著相當關鍵的角色,甚至成為量產化的重要關鍵之一。

但是染料敏化太陽能電池發展的一大問題,主要在於其所使用的液態電解質,由於液態溶劑的揮發性及洩漏性,會造成電池效率下降,使其壽命不佳,利用膠態或固態電解質來取代液態電解質,可以降低溶劑的揮發及洩漏的現象,也是解決此一問題的有效方法。

由於膠態、固態電解質的電荷傳導性一般都小於液態電解液,且其高黏度性質,不利於膠態、固態電解質在多孔性的TiO2光電極中滲透及灌注,因此一般膠態電解液的灌注必須在高溫下(100℃)下進行,所製成的膠態電池的光電轉化效率,也比相對應的液態電池低,製作程序亦相對較繁瑣。

李玉郎進一步表示,為此該研發團隊近年來致力於尋找此一問題的解決方法,除了開發原位膠化(in-istu gelation) 程序來解決膠態電解質的灌注問題外,亦開發可印刷式的電解質,利用網印方式將電解質施加到電池上。此一印刷法可以強迫電解質漿料滲入電極中,不只可解決膠態電解質的滲入問題,大幅提升電池效率10%以上,膠態電池的效率可以比液態電池高,是目前全球最高的膠態電池效率。

由於此一電解質是利用印刷的程序來實施,所以此一產品及技術可以發展成為捲軸式的電池生產程序,對於DSSC的量產,預期將有很大的影響,這讓不少電池廠商紛紛尋求合作的機會。

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