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台國科會1.4億支持中大有機太陽能電池計畫

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【大紀元2011年01月18日訊】(大紀元記者徐乃義台灣桃園報導)中大化學系吳春桂教授團隊在染料敏化太陽能電池的傑出研究表現,榮獲國科會高達一億四千多萬的計畫補助,將在中大成立全國唯一的「有機太陽能電池研究量測實驗室」,整合資源、增強國內有機太陽能電池研究者的研發能量及國際競爭力,建立一個產、學、研科技交流平台,加速有機太陽能池相關研究領域的發展及商業化腳步。

吳教授所開發的第三代太陽能電池一染料敏化太陽能電池,發光效率高達11.5%,為目前文獻中效率最高者。未來可應用在消費性電子產品,如iPod、手機電池等,發展潛力無窮。這種「彩色染料光電池」,具有色彩多樣性、高穿透度、高撓曲性等特性,並具有重量輕盈、低製造成本等優點,將來有機會廣範地應用於所有日常生活中。

吳春桂教授很有信心的說:未來只要有光,室內也可發電,隨時隨地都可以產電!對我們未來的生活將有革命陸影響。

第三代太陽能電池技術─染料敏化太陽能電池之研究與展望
文/(中央大學化學系教授吳春桂)

能源、環境與食物、水被列為人類未來50年可能遭遇的10大問題之前4名,尋求藏量豐富、價格合理且無污染的可再生(renewable)的能源,是維繫地球永續發展之重要途徑之一。太陽能電池因其各種優點成為再生能源的首選之一。

第三代太陽能電池-染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cells, DSCs)是在1991年由瑞士洛桑聯邦理工學院的Michael Grätzel教授等人提出的一種新型態太陽能電池。此種新型太陽能電池由於具有透光性、色彩可調變性、可繞曲性、良好的光電轉換效率、效率受環境影響很小、可室內光發電與低製造成本等優點,極具商品化的潛能。

現階段研究重點為如何提高元件之光電轉換效率、增加元件穩定性與將元件大面積模組化。由於染料(或稱光敏化劑(photo-sensitizer))是此種電池之光電流的主要來源,也是影響電池光電轉換效率與元件穩定性的重要因素之一,更是DSC能否實用化的重要關鍵之一。中大化學系吳春桂教授所帶領的研究團隊,過去幾年來致力於創新開發適用於DSC元件的高效率染料,其所研發之染料為目前效率最高的,吳教授的研發成果除陸續取得台灣、美國、日本等國家之專利權,也將染料技術移轉給福盈科技公司協助其開發可撓式DSC元件。

DSC可廣泛用於3C電子產品、藝術窗戶,彩色樹燈與多功能涼亭…等,兼具休閒與實用性,根據日本新能源及產業技術總合開發機構的估計,以目前模組效率為8.4 %而言,電的生產成本為每千瓦小時25日幣,預計2020年模組效率提高為10 %,每度電的生產成本可降低至14日幣,若模組效率能高達為15 %(預計2030年可達到),每千瓦小時之產電成本可降至7日幣(相當於目前台灣家庭用電價格),DSC與矽基太陽能電池不同之處在於:矽基太陽能電池增加效率的方法是經由元件結構改變及製程改良;而DSC可經由改變電池元件中所用的材料來提高效率,其中染料是DSC元件的核心材料,也是提高DSC效率非常關鍵的技術,吳春桂教授研究團隊除研發出目前效率最高的染料外,其研究團對對於如何開發高效率染料及節省元件的製造成本也有獨到的技術,受到全世界矚目與肯定,因此受國科會委託在中央大學設立一個有機太陽能研究實驗室來整合國內研究能量、協助業界解決相關問題,以加速染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell, DSC)的商業化時程。

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