奈米溶膠在染料敏化太陽能電池的應用

忠信科技陳忠詰

97 年 2 月 1 日

報告大綱壹：染料敏化太陽能電池簡介。貳：染料敏化太陽能電池的現存問題。參：奈米溶膠在染料敏化太陽能電池的應用 肆：奈米溶膠在染料敏化太陽能電池的應用

的優勢。 伍：幾種製造抗反射膜的比較。陸：不同溶膠鍍膜的品質比較

壹：染料敏化太陽能電池簡介

絕緣層

電極

電解質

染料

二氧化鈦

導電玻璃

玻璃蓋

貳：染料敏化太陽能電池的現存問題層別 目前使用成份 作用 存在問題

絕緣層 氧化銻（蒸鍍） 阻絕電子逃逸 成本高

污染性高電極 白金電極 電子迴路 貴電解質 ∕碘化鉀碘 傳遞電子 安定性差 / 毒性高 / 攻擊金

染料 有色染料 吸收可見光 貴安定性不佳

二氧化鈦 P-25 吸收紫外線 光效率低

導電玻璃

缺阻絕層 防止碘毒化 ITO ITO 可使用 life time 短

ITO（蒸鍍） 傳遞電荷

二氧化鈦燒結時電阻增加甚大成本高透光度低

沒保護膜處理 防止鈉毒化 ITO ITO 可使用 life time 短

玻璃蓋 一般 保護沒有抗反射作用

抗紫外線（ UVB、 UVC）作用沒有易潔作用

參：奈米溶膠在染料敏化太陽能電池的應用層別 作法

絕緣層（氧化鋁薄膜） 氧化鋁溶膠塗佈

電極 以金代替白金作電極

電解質∕碘化鉀碘‧二氧化矽（甲基酚）溶膠電解質導電高分子當電解質層

染料 －

二氧化鈦 二氧化鈦溶膠塗佈（防止碘攻擊 ITO ）

導電玻璃玻璃先以二氧化矽溶膠塗佈形成阻絕層先作二氧化錫塗佈再作 ITO蒸鍍（提高導電

度）ITO蒸鍍後作二氧化錫塗佈（避免電阻值上升）

絕緣層、抗紫外線（增設層）

氧化鋁溶膠塗佈氧化鋅溶膠塗佈

玻璃蓋（ ∕抗反射易潔處理）

二氧化鈦溶膠塗佈∕二氧化鈦‧二氧化矽複合溶膠塗佈

肆：奈米溶膠在染料敏化太陽能電池的應用優勢

層別 優勢

絕緣層（氧化鋁薄膜）成本下降效能提升無污染

∕碘化鉀碘‧二氧化矽（甲基酚）溶膠作電解質

結構安定、疏孔性佳、

沸點高（ 200℃）、不起泡、不揮發

二氧化鈦溶膠塗佈 成本下降效能提升

先作二氧化錫塗佈再作 ITO蒸鍍

成本下降導電度提升均勻性提高透光度提高

氧化鋅溶膠塗佈 有效消除 UVB及 UVC

二氧化鈦溶膠塗佈二氧化鈦‧二氧化矽複合溶膠塗佈

抗反射易潔防霧

二氧化鈦‧二氧化矽複合溶膠塗佈親水防霧效果

光觸媒塗層水滴噴灑外觀光觸媒塗層水滴噴灑外觀

表面形成連續的水膜

表面形成水珠分散

光觸媒光觸媒PVCPVC板板 一般一般PVCPVC板板

接觸角：5。 接觸角：85。

光觸媒塗層水滴噴灑外觀光觸媒塗層水滴噴灑外觀

表面形成連續的水膜

表面形成水珠分散

光觸媒光觸媒PVCPVC板板 一般一般PVCPVC板板

接觸角：5。 接觸角：85。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0

20

40

60

80

100

120

T%

Wavelength

SiO2 & TiO2 & ZnOGlassTiO2 & ZnOZnO

氧化鋅溶膠塗佈抗 U.V

先作二氧化錫塗佈再作 ITO蒸鍍

比較項目 處理前 處理後

電阻下降率（％）

平均電阻下降率（％）

電阻值 （ Ω ）

1250 500 60 58

850 375 56

1.00 0.30 70 73

1.70 0.42 76

透光度 79 83 4 4.5

77 82 5

59 63 4 4.0

63 67 4

ITO蒸鍍後作二氧化錫塗佈

原電阻值 （ Ω ）

500℃ 燒結 未處理 塗佈二氧化錫

1.7 8.5 1.2

10.5 25 6.8

伍：幾種製造抗反射膜的比較 比較項目 高分子薄膜 金屬氧化物薄膜 奈米溶膠薄膜 作法 浸泡、烘烤 真空鍍膜 浸泡、烘烤 設備成本（萬元）

500～1,000 7,000～12,000 300～700 成 本 操作成本（元

∕ M2） 2,000～3,000 15,000～20,000 1,500～2,000

環境污染 嚴重 輕微 無 品質良率 60～8％0 ≧ 90％ ≧ 98％ 生產模式 ∕多片 次 ∕單片 次 ∕多片 次 產出速度 快 慢 快 擴充性 高 低 高 產品形狀 限制

無 1不得有死角。

2不得凹凸不平。 無

生 產

產品形狀 變異性

高 低 高

耐磨性 低 佳 佳 易潔性 差 差 佳 耐久性 低 佳 佳 防靜電 無 佳 佳

功能性

光學性 差 佳 佳

陸：不同溶膠鍍膜的比較（一）溶膠本身特性之比較

比較項目 第二代 （反應型）

第三代 （結晶型）

主成份種類 10 （膠合劑∕分散劑）

1

主成份變異性 高（反應持續）

不變

固含量變異性 高（溶劑揮發）

很低

TiO2 含量變異 變動 很低TiO2 結晶型態 A 、 B 、 R 及非晶

態 anatase

TiO2 粒徑 持續變大 不變（水合強） 溶膠售命 2～ 4週 一年（以上）

（二） 鍍膜操作的比較 比較項目 第二代

（反應型） 第三代 （結晶型）

浸泡次數 可一次完成 1 ～ 4 次 藥液溫度 愈低愈好 30 ～ 40℃ 環境溫度 愈低愈好 30 ～ 35℃ 濕度 愈低愈好 愈低愈好拉昇速度對膜厚 愈快愈厚 愈快愈厚 自動控制 不能 可自動控制 分析頻率 高（ 2 ～ 4Hr∕ 次） 低（ 3 ～ 6 天∕

次） 操作條件調整 隨藥液老化調整 不需要 換槽要求 2 ～ 4 週 半年～一年 污染防治要求 高 一般

（三）鍍膜的品質比較 比較項目 第二代

（反應型） 第三代 （結晶型）

膜厚再現性 不佳 良好

膜層安定性 容易脫膜 安定性高

光譜再現性 不佳 良好

光譜安定性 不佳 良好

燒結溫度 較高 較低