奈米線造就可撓式太陽電池
- 上線日期：2008/7/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網 http://nano.nchc.org.tw
新加坡科學家最近利用氧化鋅(ZnO)奈米線為電極，開發出製作在塑膠基板上的可撓式染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells, DSSC)。此元件在高度撓曲下仍能保有其光伏特性，因此可應用於可撓及可攜式的產品上。
DSSC的陽極一般是使用二氧化鈦(TiO2)或氧化鋅奈米顆粒製成的多孔性薄膜；然而，這些厚度達微米級的層膜在彎曲下，確容易產生脆裂。此外，為了獲得良好的工作效能，奈米晶體必須經過高溫燒結，這對軟性塑膠基板是一大致命傷。
最近，新加坡科學與技術研究署(Agency for science, technology and research, ASTAR)的Chang-yun Jiang等人已成功地利用低溫水熱法(low-temperature hydrothermal method)，在導電塑膠基板上製作出陣列式的氧化鋅奈米線薄膜。他們發現奈米線之間的縫隙能有效地釋放彎曲應力，因此基板在彎曲半徑小至2 mm時仍不會脆裂。此外，在此基板上製作的可撓式DSSC在彎曲下仍保有原本的光伏特性。
新加坡小組先在80~95°C的溶液中將氯化鋅裂解，並於透明的ITO塑膠導電基板上形成氧化鋅奈米線薄膜，然後將基板浸泡於釕染料(ruthenium dye)中，以製作出工作電極。研究人員接著在另一塑膠基板上，以電子束蒸鍍上50 nm的鉑薄膜，做為對電極(counter electrode)。最後將兩電極基板結合，並留下50 μm的間隙，以備後續注入電解液。
當太陽光經由透明的ITO照射電池時，染料會吸收光線並誘使電子激發，電子注入氧化鋅，再經由奈米線轉移到ITO電極上，隨後又沿著外部導線到達鉑電極，然後流進電解液中，形成電流迴路。研究人員表示，上述製程成本低且可用來大量生產可撓式DSSC，未來將可望應用於可攜式充電器、穿戴式發電衣、窗簾，甚至是能發電的人造樹。詳見Appl. Phys. Lett. 92, p.143101 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/34889
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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