染料薄膜可提升太陽電池效率
- 上線日期：2008/8/13 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國科學家最近發現可以利用有機染料(organic dyes)來匯聚太陽光，使太陽電池的輸出功率提高10倍，而且這項技術的規模可以擴大，使太陽能發電能與石化燃料發電一較長短。
傳統光伏電池的集光器(concentrator)是利用大型移動式反射鏡來追蹤太陽，藉由收集並匯聚大面積的太陽光，來提高太陽能輸出功率。由於反射鏡的建造和維修所費不貲，替代方法之一是改採「發光式太陽集光器」(Luminescent solar concentrator)，它們通常是一塊含有染料分子的透明塑膠，染料分子會吸收入射光並發出波長較長的光，大部分的光因全反射而被侷限在塑膠塊中，再由緊鄰塑膠塊的太陽電池加以收集。
然而，由於塑膠塊會吸收光，這類元件的總增益很難超過1。為此，麻省理工學院(MIT)的Marc Baldo等人改變作法，他們在玻璃上沉積Pt(TPBP)及DCJTB兩種有機染料的薄膜，並搭配幾種技術創新，預計可使增益突破10。
增益的提高源自集光效率(即是輸出電力與輸入太陽能功率的比值)的提升。MIT小組指出，先前的發光式集光器效率只有1%，而根據他們的計算，Pt(TPBP)及DCJTB集光器的效率分別為4.1%和5.9%，若能透過串疊(tandem)收集頻寬更廣的入射光，效率還可再提高。他們算出Pt(TPBP)與DCJTB的結合可以產生6.8%的效率，與太陽能電池耦合後的效率可超過20%。
目前Baldo等人已經製造出幾何增益(geometric gain，即集光器和太陽電池的面積比)為45的集光器，而計算得到的DCJTB集光器總增益為11。儘管如此，太陽能還是比石化燃料貴多了。Baldo指出，太陽能必須降至每瓦約1美元才有競爭力(目前為每瓦50美元)，因此集光器的總增益必須要提升至50才行。
所幸MIT的人員預測Pt(TPBP)在幾何增益為630下，可產生30至60的總增益，而且這種集光器的製造費用非常便宜，因此不會讓成本明顯增加。詳見Science 321, p.226 (2008)。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/34992
譯者:吳俊緯(逢甲大學光電學系)
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