三維電極染料敏化太陽能電池研究取得突破

  隨著人類逐漸察覺到氣候變遷的影響，許多科學家都在尋找替代能源，其中太陽能電池（solar cell）是zui直接的能源轉換科技，它將太陽光轉化成電能來進行發電，不像燃燒煤炭、石油或煤氣產生電能的方式會產生污染物。
 
    目前太陽能電池的研究大多集中在硅基組件上（silicon-based device），但染料敏化（dye-sensitized）太陽能電池由于成本較低，被看好有取代硅太陽能電池的潛力，尤其是在小面積、高機動性或低能源密集的應用上。基本上，染料敏化太陽能電池是電化學電池的一種，利用置于二氧化鈦層（titanium dioxide）之上的吸光染料將光能轉化成電能。越多的光線被轉化成電能，代表太陽能電池的轉化效率和性能越高。
 
    決定轉化效率的重要因素之一，是電子在復合（recombination）之前能多快被轉移離開二氧化鈦層。電子要在電池中發揮功用，必須先脫離二氧化鈦層，而要達到此目的，它們必須進入相鄰的氧化銦錫（ITO）導電玻璃電極中。
 
    zui近中國臺灣和澳洲的研究團隊使用濕式化學蝕刻出三維的電極界面，目的是要盡量增大二氧化鈦和ITO界面的面積，以降低電子電洞對的復合率，提升太陽能電池的轉化效率。他們的制程牽涉到在模板內進行氧化物的電泳披覆（electrophoretic deposition），因此能以合乎成本效益的方式ITO納米線數組構成的電極。研究人員利用電子顯微鏡來觀察納米線的結構以及它們組成的數組，并且量測此種太陽能電池的性能，結果發現三維電極染料敏化太陽能電池的轉化效率比傳統平板式電極增加13-46%。
 
    該團隊在初步研究得到令人鼓舞的成果后，接下來期待藉由改良合成過程及優化納米線數組的幾何結構，來進一步提升染料敏化太陽能電池的性能。相關論文發表在（《納米技術》（Nanotechnology）。