捨棄舊有人工合成染料,嘉大以火龍果開發染料敏化太陽能

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 05 日 13:01 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

火龍果除了具有好吃與營養豐富的優點,現在它又有新優勢了:可製成有機太陽能電池。




最近嘉義大學團隊成功將火龍果應用在染料敏化太陽能電池(DSSC),運用火龍果獨特的紅色染料取代過去常用的人工染料,打造全新的火龍果──染料敏化太陽能電池,近期研究更已發表在國際期刊《IEEE Sensors Journal》上。

目前市面上常見的太陽能技術為矽晶太陽能,雖然轉換效率高、成本已大幅下降,但是該技術也不是完美無缺,矽晶太陽能製程繁瑣,通常也需要真空環境與加熱到攝氏 900 度以上,矽太陽能板也又硬又脆,無法製造成可撓式太陽能板,大幅減少應用範圍,因此不少新型太陽能技術應運而生。

其中 DSSC 便是太陽能後起之秀,為製造成本較低的有機薄膜太陽能電池技術,多是由光敏電極和電解質所構成的半導體。而該電池電極利用「染料」吸收太陽光並轉移電子,除了可在非真空環境與一般室溫下直接製作、組裝,更可透過噴塗或是印刷等簡易技術打造成可撓式太陽能、發展穿戴式設備,應用範圍相當廣。

天然染料污染程度低

傳統上 DSSC 的染料都以人工合成染料為主,雖然製造方便、轉換效率高,但這可能就會造成環境污染問題,對此,嘉義大學電機工程學系學生簡亮語將目光瞄準到台灣著名水果:火龍果。

嘉義大學新聞稿指出,團隊研究發現,把火龍果染劑塗在導電玻璃 FTO 即可達到最顯著的電極電壓,而團隊已將玻璃片的電極連接至自行開發、靈敏度高的轉換晶片中,透過晶片轉換就能形成具高靈敏度火龍果染料敏化太陽能電池。因此,可適用在偵測陽光強度的應用上,就好比感知溫室內蘭花的陽光強度。

電機系教授江政達指出,新型態不笨重且具環保的太陽能電池將會是未來主流,且研究者也急需克服傳統製程所形成的化學污染與丟棄後對環境造成的傷害。

雖然 DSSC 太陽能不管是在製程簡易度,還是污染程度,都比傳統的矽晶太陽能與薄膜太陽能還要佳,但 DSSC 的轉換效率與耐用性目前著實不高,全球轉換效率最高僅達 8.31%,離商業化還十分遙遠,如何提升該電池的轉換效率將是嘉義大學團隊與其他科學家的重要課題。

(圖片來源:嘉義大學