陳希立臺灣大學:機械工程學研究所馮嘯儒Feng, Hsiao-JuHsiao-JuFeng2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282009U0001-2506200922460800http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187155本研究之主要目的為自製二氧化鈦奈米粒子應用於染敏電池之研究。使用自製旋轉加熱平臺將產出之二氧化鈦粒子成長薄膜於導電玻璃 (ITO/glass)，再浸泡於N-719 染料中12小時以作為染料敏化太陽能電池之光電極元件，之後對薄膜進行性質分析與效能檢測，最後完成染料敏化太陽能電池之系統組裝並進行光電轉換效率量測。電奈米製程所製備之二氧化鈦奈米粒子為有利於電池效能之高含量銳鈦礦結晶形態優於商用二氧化鈦粒子 Degussa P25所擁有的銳鈦礦含量，粒徑尺寸可控制在 100 nm 之內；利用自製旋轉加熱平臺成膜之後的薄膜對紫外光/可見光的吸收效果皆優於 Degussa P25 粒子所成之薄膜，並且薄膜內粒子之結晶形態並無受到成膜時之熱處理而發生改變，仍然幾乎為銳鈦礦之晶相；在光電轉換效率方面，自製之二氧化鈦粒子所成之染敏電池擁有最高 2.15%之效率，出現在薄膜厚度為 15 μm。此效率高於 Degussa P25 粒子的 1.95%；在電池效能表現方面，本製程瑕疵使得填充因子值都偏低，且有隨著薄膜厚度增加而下降的趨勢。The object of the work is to study the effect of self-made TiO2 particles on the performance of the dye-sensitized solar cells (DSSCs). Nanoparticles are deposited on the ITO surface to form a layered to be used as photoelectric pole and than soaked the thin film in the dyesensitizer of N719. Finally, analyze the performance of the thin film and measure the electro-optical conversion efficiency.he prepared TiO2 nanoparticles belonged to the high purity anatase crystal with average size less than 100nm. By using fixed drop with simultaneous heat treatment method on the spin platform, the UV/VIS spectrum of TiO2 film shows that the film formed with self-made TiO2 have better absorbance than the thin film formed with Degussa P25. Furthermore, the TiO2 crystal phase in the film is highly anatase still, it means that the process of heat treatment during the film formation dose not change the TiO2 crystal phase. According to the test of electro-optical conversion efficiency, DSSC with the self-made TiO2 could reach efficiency as 2.15%, which is higher than efficiency of DSSC with Degussa P25 as 1.95%. And the thickness corresponding to the highest electro-optical conversion efficiency is 15μm. The overall Fill factor of the DSSC in this procsee is low due to the rough manufacturing processs, and it is worse with the increase of TiO2 thin film thickness.摘 要 Ibstract II目錄 VI目錄 VII一章 緒論 1-3 研究動機與目的 4-4論文架構 4二章 染料敏化太陽能電池之理論基礎 5-1染料敏化太陽能電池簡介（DSSC） 5-1.1 DSSC之工作機制 5-1.1.1 透明導電基板 7-1.1.2 多孔性奈米半導體薄膜電極 7-1.1.3 敏化染料 11-1.1.4氧化還原電解質 14-1.1.5 反電極 15-1.2 DSSC之耗損機制 16-2 光電極奈米粒子的置備 17-2.1 放電奈米製程 17-2.2 放電加工原理 17-2.3 奈米顆粒的其他製備方法 20-2.3.1 物理方法(Physical Method) 20-2.3.2 化學方法(Chemical Method) 20-3 染料敏化太陽能電池之性能分析 22-3.1 開路電壓(VOC)與短路電流(ISC) 22-3.2 I-V 曲線之光電轉換效率與填充因子 22三章 實驗方法與步驟 24-1 染料敏化太陽能電池之實驗系統 24-1.1 實驗材料與儀器設備 24-1.2 透明導電基板之清潔 24-1.3 反電極製備 24.2 二氧化鈦奈米粒子置備 25-2.1 參數控制 25-2.2 產出粒子之粒徑形態檢測 25-3 二氧化鈦薄膜之長成實驗 26-4 二氧化鈦薄膜性質檢測 27-5 染料敏化太陽能電池之光電極置備與性質檢測 28-5.1 光電極染料配置與浸泡 28-5.2 光電極之紫外光/可見光譜吸收儀檢測 28-6 電池組裝與光電轉換效率量測 28-7 檢測設備簡介 29-7.1 掃描式電子顯微鏡 29-7.2 穿透式電子顯微鏡 29-7.3 X光繞射分析儀 29-7.4 紫外光/可見光譜吸收儀 30-7.5 表面輪廓儀 (α-step) 30-7.6電池性能測試的系統 31四章 結果與討論 32-1 二氧化鈦奈米粒子置備 32-1.1 粒子之初步性質檢測與篩選 32-1.2 粒子之成份分析 32-1.3 粒子之結晶形態檢測 33-1.4 操作溫度對粒徑尺寸之影響 33-2 薄膜成長與薄膜性質檢測 34-2.1 二氧化鈦薄膜之長成 34-2.2 二氧化鈦薄膜之粒子結晶形態檢測 34-2.3 二氧化鈦薄膜之紫外光-可見光光譜檢測 35-3 光電轉換效率量測 37-3.1 薄膜厚度對光電轉換效率之影響 37-3.2 薄膜厚度對填充因子之影響 38-3.3 EDNP粒子之光電轉換效率與商用粒子比較 38五章 結論與建議 40-1 結論 40-2 建議 41考文獻 42表 48圖 5441469464 bytesapplication/pdfen-US二氧化鈦放電奈米製程旋轉塗佈TiO2EDNPspin coatingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187155/1/ntu-98-R96522120-1.pdf