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為了向產業展現染敏電池的潛力，工研院研發團隊從原料、設備、製程到應用，全部從頭做到尾，終於獲得台塑技轉。圖為內裝染敏電池的芳香噴霧器。（圖片由工研院提供）
工研院10年前開始研發低照度發電的染料敏化電池，並積極建立材料開發與製程技術，目前正與台塑攜手推動試量產，未來可望將其導入民生與工業使用，走出一條截然不同的太陽電池發電之路。
太陽能發電已經是綠色能源相當重要的一環，甚至世界上許多區域型電力，都仰賴太陽能發電的供給。但太陽能發電深受氣候限制，有沒有一種在微弱光線下也能發電，甚至一般日常照明，也能轉換為電能，讓許多家用小電器也能自己供電？染料敏化電池能將室內照明轉換為電能，讓我們邊照明，邊發電，可說是「光資源的回收者」。
染料敏化電池就是這項「光資源回收技術」，現正由台塑與工研院共同合作研發，也成為首間進駐沙崙綠能科學城的廠商。工研院綠能與環境研究所長胡耀祖表示，染敏電池從材料、製程、設備到應用，100%由國產製造，在室內光源下，感測器即可自供電，且具有可撓輕量化、易客製化、環保可回收及低成本等優勢，進駐沙崙綠能科學城後，與台塑展開試量產，共同強化工業物聯網應用端技術的開發，並達成量產目標。
另闢蹊徑 染敏電池潛力無窮
歷經金融海嘯的衝擊，石油價格不斷攀升，各國將目光投向再生能源，太陽能就是其中之一。2008年前後，國內業者紛紛投入對太陽能發電的開發，矽晶、矽薄膜與染料敏化電池都是熱門選項，工研院也是在當時建立團隊，投入染敏電池的研究。
「染敏電池同樣可將光轉換為電，其累積發電量其實不輸矽晶電池，」工研院染敏電池專案計畫主持人童永樑說，他曾花2、3年，跑遍全台各地對100多家廠商說明染敏電池的優點，可惜由於染敏電池的戶外使用壽命太短，依當時技術水平，並不適合用來蓋太陽能發電廠，最後便由矽晶電池勝出，目前在太陽能發電市場占有率
已大於9成。
儘管矽晶電池攻占了主要市場，但染敏電池並未全盤皆輸，這個領域不時仍有新創團隊成軍，顯示染敏電池仍有其利基市場。以特性而論，僅需100～200流明（Lux）的弱光（約3根蠟燭的燭光量），染敏電池就可以產生電，適合在低照度環境下使用，可更深入民生消費應用，既然擁有室內弱光發電的優勢，何必一定要走戶外發電的路呢？研究團隊再接再厲，努力爭取保留染敏電池研究計畫。
染敏電池的發電機制類似自然界的光合作用，有機光敏染料在壽命上自然難與無機矽晶電池相提並論，但各有其適合的場域；加上染敏電池製程毒性相當低，製程用水甚至可達直接排放標準；若以染敏電池加上充電電池，甚至比乾電池更環保。若不再執著室外太陽強光，轉而追求室內與弱光下的效率與壽命，更能發揮染敏電池的特長。
10年磨一劍 完全自主研發
由於國內過去幾乎沒有微小電力系統的開發經驗，在研發染敏電池的過程可說是跌跌撞撞。一開始感測研發團隊將初代的染敏電池做成感測器，電池總是很快就壞，電力也不太夠，幾乎1週至1個月就要換1次電池。但工研院努力突破技術瓶頸，使用期限愈拉愈長，產生的電力愈來愈高，現在於室內使用壽命已可維持5～7年，為打入商業市場邁進一大步。
「染敏電池」雖有「電池」之名，其實跟矽晶電池一樣，屬於創能而非儲能裝置，因此染敏電池若需要提供穩定電力，需搭配儲能裝置，如鋰電池等二級電池一起使用。考慮到染敏電池的特殊性，研發團隊除了致力提高轉換效率與壽命外，還得絞盡腦汁想應用。
像是做成彩繪玻璃，發電同時還具有裝飾作用；做成露營燈，白天讓它吸飽日光，晚上拿來照亮營地，後續還開發出時鐘、電子桌曆、香氛產生器、溫濕度感測器等，只要將染敏電池結合儲電裝置，透過室內照明燈光驅動即可自行供電，甚至還有內嵌染敏電池的發電桌，吸收環境光能轉換成電，即可供電給手機等行動裝置。
結構有如三明治般的染敏電池，可說是「光資源回收再應用」的最佳體現，所有技
術都存在兩片玻璃中間（約1根頭髮的厚度）。更難得的是，材料、規格封裝、設備製程等從上到下游的技術，完全是由工研院包辦，不需仰賴國外，在成本、技術的掌握上可以做到完全自主。
建置試量產線 拚明後年量產
工研院團隊現已進駐沙崙綠能科學城，希望克服製程良率，導入新的配方設計，提升模組光電轉換效率並延長使用壽命，預計明後年邁入量產；短期可切入消費性產品市場，中長期往建築、汽車等整合性發展，未來將邁向客製化製作，包括形狀、厚度、大小皆可依需求更改，在消費性電子產品、物聯網、穿戴式裝置上都有很大應用空間。
台灣每年乾電池的使用量高達9,000萬公噸，如果沒有妥善回收處理，恐將造成環境汙染、危害生物，染敏電池能在任何有光的地方都能發電，若搭配儲能電池，可降低一次性使用的乾電池使用量，對於節能省電也有顯著效果。一樣都是開燈照明，有了染敏電池後，消費者不用改變使用習慣，就能達到省電的最高境界──「無感」省電，在能源緊俏、萬物聯網的時代可望成為工業、消費市場最佳的電力備援幫手，也將成為台灣綠能產業的得力後援。
（本文轉載自工業技術與資訊月刊）
染料敏化電池優勢。（圖片由工研院提供）
內建染敏電池的發電桌，可吸收環境光能轉換成電，供電給手機等行動裝置。（圖片由工研院提供）
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