染料敏化型太陽能電池專題系列(二) 030 DSSC重要技術發展歷程:1960年代以前

雖說染料敏化的故事也可從上上個世紀末,1887年James Moser在奧地利的化學月刊上發表了一篇文章說起 ,但一直要到50年代光敏染料的光電轉換研究才開始起步,並應用到太陽能電池上。

1887年染料敏化的發現
1887年James Moser發現染料受光激發後,電荷有往半導體導電層移動(染料敏化)的現象。但要直到1910年才開始有科學家投入染料敏化的研究,且大多著重於尋找適合的光敏化氧化-還原反應 。應用方面的研究興起於1950年,當時以染料敏化的聚合(dye-sensitized photopolymerization),以及染料用於催化物表面敏化修飾後的氧化反應為研究重心。

1960年代光電化學研究
如果要細究早期光敏染料在光電化學上最重要的研究發表,或是說開始構思如何把染料敏化應用在太陽能電池上,那就要首推德國的Gerischer與Tributsch的研究 , 。當時,他們試著利用rose bengal(孟加拉玫瑰素)等有機紅色染料與吸附於半導體氧化鋅(ZnO)平板電極來進行光電轉換產生電流 , 。這項研究發表在1968年,雖已是James Moser研究後的80年,但並算不成功。因為研究採用的是平板電極,不但有電極表面過小的問題,而且單結晶的氧化鋅上,染料的吸著量不高,僅限於電極表面單層。再加上染料本身能吸收的波長範圍小到只能吸收低於1%的入射光,以致於光電轉換效率不高 。自此高比表面積電極以及高電池效率,就一直是科學家們努力的目標及方向。