成大化工系李玉郎教授 可印刷式电解质技术应用

成功大学化工系李玉郎教授应用于染料敏化太阳能电池的可印刷式电解质及其应用技术，吸引太阳能电池产业界瞩目。图／成功大学技转育成中心提供

在全球积极寻求替代能源下，成功大学化工系李玉郎教授发表应用于染料敏化太阳能电池（简称DSSC）的可印刷式电解质及其应用技术，在不同形式的太阳能电池中，DSSC太阳能电池具有制程简单，制做成本低，并且具有可挠性、多彩性、及半透光等多样的特性，因此应用范围广泛，此一印刷式电解质应用技术发表后，吸引业界瞩目。

在太阳能电池的发展上，染料敏化太阳能电池被归类为第三代的奈米薄膜太阳能电池，除了可架设在建筑物屋顶、外墙来发电外，由于此电池也可以制作成半透明状，所以DSSC亦可以做为大楼的玻璃帷幕，同时达到遮阳、绝热、美化、及发电等功能。亦可在室内光的环境下操作，可作为3C产品的辅助电源，适用于可携式电子产品如电子计算机、手表、电子字典、手机等用电量较小的产品。

李玉郎表示，染料敏化太阳电池的结构包括基板（玻璃或薄膜基板）、透明导电膜、多孔性TiO2膜（光电极）、染料、电荷输送材料（电解质、溶剂），和在透明导电基板上镀有铂触媒的对电极等所构成。而其中的电解质，是光电极及对电极间电荷传输的媒介，其性能除了决定染料敏化太阳能电池的效率外，在电池的长效稳定性亦扮演着相当关键的角色，甚至成为量产化的重要关键之一。

但是染料敏化太阳能电池发展的一大问题，主要在于其所使用的液态电解质，由于液态溶剂的挥发性及泄漏性，会造成电池效率下降，使其寿命不佳，利用胶态或固态电解质来取代液态电解质，可以降低溶剂的挥发及泄漏的现象，也是解决此一问题的有效方法。

由于胶态、固态电解质的电荷传导性一般都小于液态电解液，且其高黏度性质，不利于胶态、固态电解质在多孔性的TiO2光电极中渗透及灌注，因此一般胶态电解液的灌注必须在高温下（100℃）下进行，所制成的胶态电池的光电转化效率，也比相对应的液态电池低，制作程序亦相对较繁琐。

李玉郎进一步表示，为此该研发团队近年来致力于寻找此一问题的解决方法，除了开发原位胶化（in-istu gelation） 程序来解决胶态电解质的灌注问题外，亦开发可印刷式的电解质，利用网印方式将电解质施加到电池上。此一印刷法可以强迫电解质浆料渗入电极中，不只可解决胶态电解质的渗入问题，大幅提升电池效率10％以上，胶态电池的效率可以比液态电池高，是目前全球最高的胶态电池效率。

由于此一电解质是利用印刷的程序来实施，所以此一产品及技术可以发展成为卷轴式的电池生产程序，对于DSSC的量产，预期将有很大的影响，这让不少电池厂商纷纷寻求合作的机会。