染料敏化型太陽能電池專題系列(二) 035 染料敏化型太陽能電池理論效率

雖說目前對於染料敏化型太陽能電池理論上的光電轉換效率說法眾多，從25%～33%都有，但一般認定28.4%較為可靠 。就現實面來說，染料敏化型太陽能電池的效率與使用壽命很難超越矽太陽能電池，但如果能安全地使用3～5年，甚至設計成可替換式電池，都是利基。目前染料敏化型太陽能電池試驗室內光電轉換效率已超過11%(Sharp)，模組也多有6.3%左右的效率，但能量產的DSSC效率卻只有4%左右，有待克服以利於商業化。

EPFL與日本敏化染料的電池效率比較
染料 Jsc (mA/cm2) Voc (V) Ff (%) Η (%)
EPFL(1993) N719 dye 18.6 0.74 0.73 10.02
EPFL(1997) black dye 20.5 0.72 0.70 10.43
EPFL(2005) N719 dye 17.7 0.85 0.76 11.18
EPFL(2006) N719 dye 17.7 0.85 0.76 11.2
NEDO(2004) N719 dye 18.2 0.76 0.74 10.00 a.
NEDO(2006) N719 dye 17.3 0.77 0.76 11.16 b.
NEDO(2005) black dye 21.5 0.70 0.69 10.52 a.
NEDO(2006) black dye 24.8 0.71 0.65 11.58 b.
Sharp(2005) black dye 20.9 0.74 0.72 11.1
Sharp(2005) black dye 21.8 0.73 0.65 10.4
TUS(2006) black dye 21.3 0.69 0.69 10.2
TUS(2007) black dye 22.4 0.69 0.69 10.7
TUS (2006) β-diketonate 21.5 0.69 0.71 10.2
二氧化鈦電極，染料敏化型太陽能電池面積0.25平方公分，測定條件：AM1.5(100Mw/cm2)。a.有光遮罩與反射防止膜、b.無光遮罩與反射防止膜
EPFL：Swiss federal institue of technology, ecole polytechnique federale de lausanne
NEDO：New energy and industrial technology development organization(新エネルギー•產業技術總合開發機構), 日本新能源產業科技發展組織
TUS：Tokyo university of science
資料來源：光技術動向調查報告，日本光產業協會，本研究整理

各類太陽能電池最高光電轉換效率
Confirmed terrestrial cell and submodule efficiencies measured under the global AM1.5 spectrum (1000 W/m2) at 25℃, Martin A. Green, Keith Emery, Yoshihiro Hisikawa, Wilhelm Warta, Solar Cell Efficiency Tables(Version 37), Progress in Photovoltaics：Research and Applications, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19:84–92
Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI: 10.1002/pip.1088

目前效率最好的染料敏化型太陽能電池是Sharp在2005年公布 的產品，其研發之單片電池的效率10.4%，模組化後為6.32%。另外根據其2006年所發表的論文 顯示，該公司使用black dye的DSSC，光電轉換效率達11.1%，創下世界記錄。Sharp至今仍保有此記錄 。