由臺灣交通大學應化系刁維光教授、中興大學化學系葉鎮宇教授與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL) Gratzel教授共同組成的研究團隊，日前成功提高「染料敏化太陽能電池」(Dye-Sensitized Solar Cell,簡稱DSSC)的光電轉換效率到達13.1%，以紫質分子取代釕金屬錯合物作為關鍵材料，突破釕金屬錯合物20年來光電轉換效率始終停滯在10-11%的困境，該研究成果已于今年11月4日發表于科學雜志(Science)，美國化學與工程雜志(C&EN News)以及科學美國人雜志(Scientific American)紛紛撰文報導該項重大突破，此為全球替代能源發展的重要里程碑。

研究團隊指出，染料敏化太陽能電池是最新世代的太陽能電池之一，其具有低成本、高效能、制程簡易、多色彩、可透視、可撓曲等傳統矽晶太陽能電池所沒有的優勢，因此近年來受到學術及產業界的廣泛注意，世界各先進國家無不投入大量人力、物力進行研發。

長期以來，染料敏化太陽能電池的關鍵材料「染料」被釕(Ru)金屬錯合物所主導，以釕金屬錯合物為光敏染料所開發出來的DSSC元件，最高光電轉換效能一直維持在11.0 -11.5%之間，在過去十多年的發展中，其元件效能并無顯著提升，而且釕為稀有金屬且具有潛在的環境污染問題，因此研究學者們無不絞盡腦汁開發新的無釕光敏染料，這其中又以紫質(porphyrin)分子作為光敏染料的DSSC系統最具發展潛力。

研究團隊指出，紫質分子可視為一種人工葉綠素(chlorophyll)，葉綠素是一種眾所周知使植物呈現綠色的色素，它在植物中吸收太陽光進行光合作用而使二氧化碳與水轉換成糖類。紫質分子在DSSC中所扮演的角色類似于葉綠素分子在光合作用中所扮演的角色，它可以有效的吸收太陽光的可見光以及近紅外光部分再將之轉換為電能。

過去以紫質分子作為光敏染料的元件效能不彰，部分原因是一般紫質分子易于堆疊所造成，而交通大學應化系刁維光教授與中興大學化學系葉鎮宇教授共同組成的研究團隊，最近研發出一系列具推-拉電子基的高效能紫質染料可有效克服分子堆疊問題，其中一種命名為YD2-o-C8的紫質染料，經瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL) Gratzel教授之研究團隊利用鈷(Co)錯合物做為電解質、并與有機染料Y123共吸附而將元件效能大幅提升，在模擬太陽光一半強度照射下達到光電轉換效率13.1% (全太陽光照射強度的效率為12.3 %)的世界紀錄，這是以釕金屬錯合物作為光敏染料的DSSC元件自1993年發表10 %、2005年發表11%以來至今的最大突破。

具估計全人類能源的需求在2050年時會到達目前的兩倍，而目前全人類最主要的能源--石油將于未來四十年間用罄，世界各國科學家莫不積極尋找替代能源，預期該研究成果發表后，對于未來太陽能產品的應用發展有相當大的助益。

*本文稿件來自臺灣，部分文字與中國大陸有出入，但不影響意義。