在全世界的DSSC染料敏化太阳能电池

来源:Solarbe.com发布时间:2008-06-23 22:26:29
太阳光电市场快速发展,带动对太阳能电池的需求增加,然而在太阳能电池之主要的矽原料缺料的压力,用矽极少或不需使用矽材料的太阳能电池于近年来备受瞩目。其中染料敏化太阳能电池(DSSC,dye-sensitized solar cell)也被称为第三代太阳能电池。其使用有机(Organic)、奈米晶体(Nano-Based)或染料敏化(Dyesensitized TitaniumOxide)等材料,因其材料便宜、可在低温、简单的制程制作,为所有太阳能电池中制作成本最低者,且应用广泛。然而染料敏化太阳能电池的转换效率也是所有太阳能电池技术中最低者,但其潜力仍吸引全世界的研究单位与业者投入研发。

代尔夫特,荷兰(Delft, Holland )

荷兰研究学者Annemarie Huijser,在她就读荷兰代尔夫特科技大学(TU Delft)博士班期间,已经成功地大大改进一种太阳能电池的制程,该太阳能电池类似于Grätzel cells【注1】。Grätzel cells一种非常接近染料与半导体的电池,几乎被混合。研究结果显示,该类电池的激发性电子(excitons)不需要移动太远。这类太阳能电池的缺点是,电荷的转换运输方法错综复杂。因此,Huijser选择采用一种不同的方法,并且使用一种染料与半导体的简单的双层系统。

Huijser将染料分子与乐高积木相比,透过改变积木组合的多样化,以及观察如何影响激发性电子转变成太阳能电池的模式,她研究出染料分子最佳的排序。为了有效产生电流,激发性电子需要尽可能地自由移入太阳能电池。Huijser成功增加平均距离,使激发性电子移入太阳能电池大约20奈米的距离,为原先建立的系统的20倍以上。这实质上增加太阳能电池的效率。

【注1】DSSC也被称为Grätzel cell,由Grätzel在1991年于瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)与其研究团队等人发表的一种全新领域的太阳能电池。

威尔士,英国(Wales, UK )

在Dyesol公司的研发团队,由Hans Desilvestro博士与Ravi Harikisun先生主导的研究,已经展示一种新颖的串联的染料太阳能电池,该电池在平均光源下可达超过10%的转换效率。这项成就的重要性是太阳能电池属工业用尺寸,而且被制造使用在Dyesol公司规格的底层玻璃。此装置利用两种染料,以背靠背方式扩大太阳光线的范围。第一种染料是标准高纯度的B2染料制造,由Dyesol公司大量销售。第二种染料是一种新颖、接近红外线的染料。

这项提早成功的研发计画于今年三月开始着手,对该公司在建立串联产品的新商业领域上具有相当大的鼓励,并更进一步发展此产品及其他的串联设备。

在今年稍早,欧洲主要的钢铁大厂Dyesol和Corus公司,开始共同与威尔斯议会政府(WAG)合作,发起染料太阳能光电技术(DSC PV)计画的申请,该技术为钢铁制造业其中的一个环节。

华盛顿,美国(Washington, USA )

在使用一个玉米花球设计-由极小粒子组成一团非常大的多孔球体-美国华盛顿大学的研究学者能熟练地运用光与多于双倍的太阳能转换效率对染料敏化太阳能电池产生电流。该研究团队制作一个很小的粒子,直径大约是15奈米,然后结合成一团更大的球体,直径大约是300奈米。比较大的球体分散进来的光线且迫使光线传导到比较长距离的太阳能电池。该球体内部结构复杂,同时,产生一个每克建立在大约1000平方英尺的表面面积。其内部表面被涂上一种能吸光的染料。

此实验用氧化锌进行,一种比一般使用的氧化钛更加不稳定的化学元素,但比较容易实行。小球体的平均转换效率是2.4%,大球体结果有6.2%的表现。

华盛顿大学的研究学者现在正希望改转向钛氧化物的概念,使染料敏化太阳能电池达到最高的效率。

新加坡(Singapore)

新加坡政府的科技组织A*STAR之材料研究与工程协会IMRE(Institute of Materials Research and Engineering),宣称一个突破障碍的技术,在有机发光二极体显示器OLEDs(organic light emitting diodes)上装敏感的装置以避免受损;以及比其他市场上的技术更有效率的太阳能电池,为崭露头角的塑胶电子开启新的领域。

IMRE已经与某些公司签订协议发展该技术进行商业化。这包括一项与英国的G24Innovations公司【注2】共同研究协议,为了深入研究薄膜用于太阳能电池的发展以改善染料敏化太阳能电池的使用年限。
【注2】英国的G24Innovations 公司于2007 年建立了染料敏化太阳能电池(DSSC)30MW 的试产线,加快了有机染料类太阳能电池商业化的进程。


从应用需求端来看,有机染料类太阳能电池在各类应用市场的产值预估与比例如下:





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