每當科技遇到無法突破的難關時,人們就會回頭向大自然取經。這一次,古老的葉綠素或許可以幫助我們度過能源耗竭及氣候變遷的危機!
重點提要
■染料敏化太陽能電池的製作成本遠低於矽太陽能電池,有很高的發展潛力,但光電轉換效率一直無法提升。
■最新的研究結果顯示,以人工葉綠素——「紫質」做為染料,可大幅提高光電轉換效率。
■紫質染料敏化太陽能電池具有可撓曲、透明、多種顏色等特性,大幅擴增其應用範圍。
太陽能是大自然最好的恩賜,不但取之不盡、用之不竭,又不會排放二氧化碳。可是現有以矽為基材製作的太陽能電池,成本昂貴,難以普及;而頗被看好的「染料敏化太陽能電池」(dye-sensitized solar cell, DSSC),則受限於光電轉換效率無法提升,一直沒有重大進展。
斯克瑞納的團隊受到島民親切款待,他們帶回了數百種動、植物樣本,和全島949名居民的血液及唾液樣本,但他們最大的獎品是一根裝著泥土的試管,土中含有一種會製造防禦性化合物的細菌,這種化合物具有神奇的特性:能延長許多物種的壽命。
現在這種局面有了改變,中興大學化學系葉鎮宇、交通大學應用化學系刁維光和瑞士洛桑聯邦理工學院化學系的格拉茲爾(Michael Gratzel)合作研發以紫質(porphyrin,或譯口卜口林)做為染料的DSSC,終於突破多年來的瓶頸,一舉將光電轉換效率從11%提升為13.1%。這項研究成果刊登於2011年11月4日的《科學》。
太陽能電池的限制
目前太陽能發電的材料仍以半導體矽為主,矽晶片必須在高溫、真空的環境中製作,製程非常複雜,建立工廠的成本也非常高,所以價格始終居高不下,因此格拉茲爾在1991年另起爐灶,發明了DSSC。DSSC的發電原理是將特殊的染料塗佈在二氧化鈦或氧化鋅等半導體上,染料照光後電子會躍遷到激發態,並有機會遷移到
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