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(xué)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(zhuǎn)換科技，它將太陽光轉(zhuǎn)化成電能來進(jìn)行發(fā)電，不像燃燒煤炭、石油或煤氣產(chǎn)生電能的方式會(huì)產(chǎn)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(jī)動(dòng)性或低能源密集的應(yīng)用上?；旧?，染料敏化太陽能電池是電化學(xué)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(zhuǎn)化成電能。越多的光線被轉(zhuǎn)化成電能，代表太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率和性能越高。
 
    決定轉(zhuǎn)化效率的重要因素之一，是電子在復(fù)合（recombination）之前能多快被轉(zhuǎn)移離開二氧化鈦層。電子要在電池中發(fā)揮功用，必須先脫離二氧化鈦層，而要達(dá)到此目的，它們必須進(jìn)入相鄰的氧化銦錫（ITO）導(dǎo)電玻璃電極中。
 
    zui近中國臺(tái)灣和澳洲的研究團(tuán)隊(duì)使用濕式化學(xué)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(duì)的復(fù)合率，提升太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。他們的制程牽涉到在模板內(nèi)進(jìn)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(shù)組構(gòu)成的電極。研究人員利用電子顯微鏡來觀察納米線的結(jié)構(gòu)以及它們組成的數(shù)組，并且量測此種太陽能電池的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三維電極染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率比傳統(tǒng)平板式電極增加13-46%。
 
    該團(tuán)隊(duì)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(yōu)化納米線數(shù)組的幾何結(jié)構(gòu)，來進(jìn)一步提升染料敏化太陽能電池的性能。相關(guān)論文發(fā)表在（《納米技術(shù)》（Nanotechnology）。