本研究係以溶膠凝膠法配製TiO2溶液，並利用旋轉塗佈機將其塗佈在ITO導電玻璃上，製作成一多孔性薄膜電極。以不同熱處理溫度及不同塗佈層數之TiO2薄膜來探討溫度、膜厚分別對轉換效率的影響，在650℃/三層TiO2薄膜之染料敏化太陽電池其轉換效率達到1.71 %。在碘濃度為0.1M時為此實驗電解液之最佳參數，另外TiO2薄膜電極通過4-叔丁基吡啶的處理，染料敏化太陽能電池之轉換效率較未處理電極高出了13%。

The TiO2 solution was made by sol-gel method in this research. The mesoporous TiO2 film was grown on ITO glass by spin coater via layer-by-layer deposition. The influence of heat treatment temperature and TiO2 film thickness on conversion efficiency was discussed here. The conversion efficiency of DSSC with three-layers TiO2 film treated at 650℃ is 1.71 %. 0.1M of iodide was optimized parameter of electrolyte in this research. Furthermore, the TiO2 film gave a higher conversion efficiency than the TiO2 film nontreated by 4-tertbutylpyridine, which increased 13% by surface treatment with 4-tertbutylpyridine.

總目錄
摘要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅰ
Abstract••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅱ
總目錄•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅲ
圖目錄•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅵ
表目錄•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅷ
壹、導論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1-1 前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1-2 文獻回顧••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
  1-2.1  太陽能電池簡介••••••••••••••••••••••••••••••••••2
  1-2.2  太陽能電池基本結構簡介••••••••••••••••••••••••2
  1-2.3  太陽能電池分類•••••••••••••••••••••••••••••••••••3
  1-2.4  染料敏化太陽能電池簡介••••••••••••••••••••••••8
     1-2.4.1  染料敏化太陽能電池工作原理•••••••••••••••••9
     1-2.4.2  染料敏化太陽能電池組成結構••••••••••••••••10
  1-2.5  影響染料敏化太陽能電池光轉換效率之因素•••••••••10
       1-2.5.1  電子-電洞對的分離與光電壓值••••••••••••••••••••11
       1-2.5.2  電子-電洞對的再結合效應•••••••••••••••••••••••••••12
       1-2.5.3  電子傳遞的方式•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
1-3 研究範疇••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
貳、實驗方法與設備•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
  2-1實驗藥品器材與實驗設備•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
    2-1.1  實驗藥品與器材••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
    2-1.2  實驗設備及分析儀器•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30
  2-2 實驗程序••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
    2-2.1  ITO導電玻璃之潔淨程序••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
    2-2.2  奈米二氧化鈦薄膜電極膠體溶液配製•••••••••••••••••••••••••••31
    2-2.3  奈米二氧化鈦薄膜電極之熱處理•••••••••••••••••••••••••••••••••••31
    2-2.4  電解液調配•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
    2-2.5  染料吸附•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
    2-2.6  鉑電極製作•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
    2-2.7  元件組裝••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
  2-3 分析儀器及試片製作••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
    2-3.1  熱重分析儀•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
    2-3.2  場發射掃描式電子顯微鏡••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
    2-3.3  X光繞射分析儀••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
    2-3.4  紫外-可見光光譜儀•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
    2-3.5  太陽光電轉換效率性質分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
參、結果與討論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
  3-1 熱重分析儀••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
  3-2 場發射掃描式電子顯微鏡分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
  3-3 BET比表面積量測儀分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
  3-4 X光繞射儀分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
  3-5 光譜吸收度•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
  3-6 太陽光電轉換效率性質分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
    3-6.1  熱處理溫度••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
    3-6.2  TiO2薄膜電極厚度•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
    3-6.3  電解質濃度•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
肆、結論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••60
伍、參考文獻•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••63
 
圖目錄
圖1-1.1、2000年~2006年國內油價趨勢圖••••••••••••••••••••••••••••••••••15
圖1-2.1、太陽光光譜圖•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••16
圖1-2.2、太陽能電池分類圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
圖1-2.3、矽型太陽能電池•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
圖1-2.4、太陽能電池發電原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
圖1-2.5、各種太陽能電池目前之光轉換效率•••••••••••••••••••••••••••••••••20
圖1-2.6、N3染料結構圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
圖1-2.7、黑染料結構圖•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
圖1-2.8、染料敏化太陽能電池原理示意圖•••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
圖1-2.9、染料敏化太陽電池結構示意圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••24
圖1-2.10、染料敏化太陽能電池各主要反應••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
圖2-2.1、染料敏化太陽電池元件示意圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
圖3-1、TiO2粉末之熱重分析圖及微分熱重分析圖•••••••••••••••••••••••46
圖3-2.1、TiO2薄膜電極經450℃熱處理後之SEM圖；倍率 (a) 5萬
倍；(b) 20萬倍•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
圖3-2.2、TiO2薄膜電極經550℃熱處理後之SEM圖；倍率 (a) 5萬
倍；(b) 20萬倍•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••48
圖3-2.3、TiO2薄膜電極經650℃熱處理後之SEM圖；倍率 (a) 5萬
倍；(b) 20萬倍•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49
圖3-3.1、溶膠凝膠法之TiO2粉末經450℃熱處理後之BET圖•••50
圖3-3.2、溶膠凝膠法之TiO2粉末經550℃熱處理後之BET圖•••51
圖3-3.3、溶膠凝膠法之TiO2粉末經650℃熱處理後之BET圖•••52
圖3-3.4、TiO2粉末之熱處理溫度vs比表面積圖••••••••••••••••••••••••••••••53
圖3-4、溶膠凝膠法之TiO2粉末經各溫度參數熱處理後之X光繞射分
析圖：(a) 350℃；(b) 450℃；(c) 550℃；(d) 650℃；(e)
750℃•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••54
圖3-5、紫外-可見光光譜圖：（a）純染料溶液極；（b）TiO2薄膜電極；
（c）吸附染料之TiO2薄膜電極••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••55
表目錄
表1、歷年國內能源總需要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
表2、國內主要能源價格指數•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
表3、紫外光、可見光、紅外光波長區分表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
表4、經Debye - Scherrer’s equation 所計算出之TiO2粒徑列表•••56
表5、熱處理溫度vs塗佈層數厚度列表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••57
表6、熱處理溫度vs薄膜厚度與其光電轉換效率列表•••••••••••••••••••••58
表7、電解液碘濃度vs光電轉換效率列表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••59

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