第三代太陽能仿光合作用 染敏太陽電池 讓玫瑰也能發電國際商情雙周刊

文■外貿協會市場研究處　陳姿君　（國際商情雙周刊４０５期）

染料敏化太陽電池是第三代太陽能技術，從植物的光合作用得到靈感，將感光色素所吸收的光子轉化成電子，不需稀有昂貴原料，製程操作也不難，未來發展潛力龐大。

你能想像紅酒、玫瑰花也能「發電」嗎？「其實這也算仿生的一種，這個概念就是模仿葉綠素吸收陽光的功能，葉綠素是吸收光子後進行光合作用，分解出葡萄糖及氧氣，而染敏電池則是將感光色素所吸收的光子轉化成可利用的電子。」台灣染敏光電（TDP）資深研發工程師許政偉表示，自然界中許多帶有色彩的植物都有可能作為染敏電池發電的原料，高效率的染敏電池也可用人工合成的染料替代。

發電原料便宜 進入門檻降低

實際上，用來發電的染料，其原始的概念是取自植物等物件中的感光色素。染料敏化太陽電池（Dye-Sensitized Solar Cell，簡稱DSSC）是一種薄膜太陽電池。這是一種光電系統，基本上是由二氧化鈦吸附光敏感的染料，加上陽、陰極基板，以及電解質等構成的半導體所組成。

工研院綠能與環境研究所童永樑博士指出，染料敏化太陽電池可將吸收的太陽能，轉換成可利用與儲存的電能；材質部分，以玻璃基板為基礎的轉換率較好。染料敏化太陽電池的特性是在戶外光線不足時（如陰天），甚至是在室內的人工光線（如電燈）等弱光的環境下，也能收集電力。

染料敏化太陽電池是第三代的太陽能相關技術，不需稀有昂貴原料，製程操作不難，也可透過不同設計及染料顏色，做出多種顏色及透明性，是其他再生能源所無法取代的，未來發展潛力大。

科技新突破 鈣鈦礦當吸光體

目前，仍以矽晶太陽能電池的發展技術較為成熟，但提煉矽的過程需耗費不少能源，因此，尋找更環保的材料或技術一直是重要的議題。

《Science Daily》在去（2013）年底的一篇報導中指出，瑞典的科學家們發展出一種新的染料敏化太陽電池，經實驗可提升15％的效能。新固態方案的染料敏化太陽電池是使用「鈣鈦礦」（perovskite）材質來捕獲光源。

鈣鈦礦是德國礦物學家‎Gustav Rose於1839年在俄國烏拉爾山脈發現，並以俄國礦物學家Lev Perovski命名，這個必須大量聚集時才有開採價值的鈣鈦礦，現在卻擁有前所未見的效能提升能力！

今（2014）年4月，美國國家可再生能源實驗室（NREL）發表「新太陽能材料解密」一文，使得鈣鈦礦電池持續成為討論話題。研究人員認為，鈣鈦礦有更大的彈性且容易操控，可輕易吸收光線，未來可創造更簡單、便宜的太陽能發電。

調整過程中，可用鈣鈦礦材料，吸取光譜中不同的光線。甚至可運用在提升多結光電池（Multijunction Solar Cells）的效能上。美國國家可再生能源實驗室在1991年即發明多結光電池，但因材料成本高昂，所以過去多結光電池主要使用在太空應用，如衛星和火星探測漫遊者上。今則可以鈣鈦礦為基礎，製成更便宜的多結光電池，且可快速改變這樣的情況。

 ■（本文授權轉載自（國際商情雙周刊４０５期）