染料敏化型太陽能電池專題系列(二) 019 染料敏化型太陽能電池技術介紹：電極(半導體薄膜)

一般傳統的半導體太陽能電池主要是將光的吸收及電荷攜帶輸送的功能同時進行 ，而染料敏化型太陽能電池卻是分開的，先吸收入射光，再進行電子，電洞分開的反應。也因此染料敏化型太陽能電池要有效的，就需要有讓電極發揮的空間。電極必需要能提供染料(光敏劑)吸附的表面積、電流的路徑，還必需要具有多孔性的結構來幫助電解質的擴散。
早期電極的研究著眼於平(flat)電極，但研究顯示只有緊密吸附在半導體表面的單層染料分子才能產生有效的敏化，而多層染料會阻礙電子的傳輸，所以應用空間有限。此類電擊在一個平滑、緻密的半導體表面，單層染料分子僅能吸收不到1%的入射光。這也讓研究人員馬上瞭解到，染料不能有效地吸收入射光是造成以往太陽能電池光電轉換效率較低的一個重要原因。
目前解決方式是利用更細小的光敏染料分子化學吸附在奈米級半導體二氧化鈦表面，來提高光電陽極吸收太陽光的能力。其原理是因為奈米級二氧化鈦粒子所組成的多孔結構，顆粒小(10～30nm)、粗糙度夠大、比表面積也大，能夠提供染料分子很充足的吸附面積，所以即使粒徑表面的染料只有一層，所表現出來的吸收效率還是很好 。
除了二氧化鈦之外，有許多氧化物半導體電極也是熱門研究對象，具代表性的有ZnO、SnO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、SrTiO3、BaTiO3等等。另外，也有越來越多的氧化物間的「複合」研究。
多孔性的二氧化鈦薄膜
氧化物半導體薄膜塗佈在導電玻璃表面時，膜的厚度通常是數微米到數十微米，一般認為要能夠商業應用，需要做到以下五點：(1)高比表面積(2)多孔性(3)高導電性(4)透明化(5)高穩定性等。
至於塗佈薄膜的方式則計有旋轉塗佈(spin coating) 、浸漬法(dip coating)、電鍍法(electrophoresis)、網印法(screen printing) 等。
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