成大化工系李玉郎教授 可印刷式電解質技術應用

成功大學化工系李玉郎教授應用於染料敏化太陽能電池的可印刷式電解質及其應用技術，吸引太陽能電池產業界矚目。圖／成功大學技轉育成中心提供

在全球積極尋求替代能源下，成功大學化工系李玉郎教授發表應用於染料敏化太陽能電池（簡稱DSSC）的可印刷式電解質及其應用技術，在不同形式的太陽能電池中，DSSC太陽能電池具有製程簡單，製做成本低，並且具有可撓性、多彩性、及半透光等多樣的特性，因此應用範圍廣泛，此一印刷式電解質應用技術發表後，吸引業界矚目。

在太陽能電池的發展上，染料敏化太陽能電池被歸類爲第三代的奈米薄膜太陽能電池，除了可架設在建築物屋頂、外牆來發電外，由於此電池也可以製作成半透明狀，所以DSSC亦可以做爲大樓的玻璃帷幕，同時達到遮陽、絕熱、美化、及發電等功能。亦可在室內光的環境下操作，可作爲3C產品的輔助電源，適用於可攜式電子產品如電子計算機、手錶、電子字典、手機等用電量較小的產品。

李玉郎表示，染料敏化太陽電池的結構包括基板（玻璃或薄膜基板）、透明導電膜、多孔性TiO2膜（光電極）、染料、電荷輸送材料（電解質、溶劑），和在透明導電基板上鍍有鉑觸媒的對電極等所構成。而其中的電解質，是光電極及對電極間電荷傳輸的媒介，其性能除了決定染料敏化太陽能電池的效率外，在電池的長效穩定性亦扮演着相當關鍵的角色，甚至成爲量產化的重要關鍵之一。

但是染料敏化太陽能電池發展的一大問題，主要在於其所使用的液態電解質，由於液態溶劑的揮發性及泄漏性，會造成電池效率下降，使其壽命不佳，利用膠態或固態電解質來取代液態電解質，可以降低溶劑的揮發及泄漏的現象，也是解決此一問題的有效方法。

由於膠態、固態電解質的電荷傳導性一般都小於液態電解液，且其高黏度性質，不利於膠態、固態電解質在多孔性的TiO2光電極中滲透及灌注，因此一般膠態電解液的灌注必須在高溫下（100℃）下進行，所製成的膠態電池的光電轉化效率，也比相對應的液態電池低，製作程序亦相對較繁瑣。

李玉郎進一步表示，爲此該研發團隊近年來致力於尋找此一問題的解決方法，除了開發原位膠化（in-istu gelation） 程序來解決膠態電解質的灌注問題外，亦開發可印刷式的電解質，利用網印方式將電解質施加到電池上。此一印刷法可以強迫電解質漿料滲入電極中，不只可解決膠態電解質的滲入問題，大幅提升電池效率10％以上，膠態電池的效率可以比液態電池高，是目前全球最高的膠態電池效率。

由於此一電解質是利用印刷的程序來實施，所以此一產品及技術可以發展成爲卷軸式的電池生產程序，對於DSSC的量產，預期將有很大的影響，這讓不少電池廠商紛紛尋求合作的機會。