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研究生:卓國雄
研究生(外文):Cho, Kuo-Hsiung
論文名稱:FTO天然染料與有機合成N719染料敏化太陽能電池製程與特性研究
論文名稱(外文):Fabrication and Characteristic Study of DSSC on Glass Substrate Coated with FTO by Using Natural and Organic Synthesis(N719) Dyes
指導教授:林君明林君明引用關係
指導教授(外文):Jium-Ming Lin
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:機械工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:染料敏化太陽能電池天然染料IV曲線N719染料
外文關鍵詞:Dye-sensitized solar cells(DSSC)Natural dyesIV curveN719 dye
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本文探討以鍍有FTO透明導電膜(摻雜氟的SnO2(SnO2:F))的玻璃基板,製作幾種不同天然染料及N719染料敏化太陽能電池,進行光電轉換效率比較分析。製程是首先在FTO上,鍍上一層二氧化鈦作為電極,放入含有天然染料及合成N719染料的液體中,浸泡數小時。而後以空氣槍吹乾,並以鉑作為對電極。最後將電解液灌入染料敏化太陽電池之中並加以封口,即可完成染料敏化太陽電池的製作,進行後續的性能分析。
此外本研究並探討製程中,將數種天然染料研磨後以丙酮、或是超音波震盪、或是加熱的方式萃取,分析天然與有機合成染料,各種萃取方法,電池IV曲線的性能。最後用Tecplot繪圖系統,進行天然及合成染料太陽能電池最大轉換效率的比較分析。獲知以丙酮萃取,及合成染料有較佳的光電轉換效率。而並聯式組裝完成之染料電池,比串聯式組裝染料電池,在相同的太陽能模擬器照射下,可獲得較佳的轉換效率。

The dye-sensitized solar cells (DSSC) in this research are coated with FTO transparent conductive film on the glass substrate. The photo voltaic performance of several DSSCs with different natural dyes and synthetic dye (such as N719) are studied. The first step of making DSSC is to deposit a layer of TiO2 as the electrode. Then soak the electrode into a liquid containing natural dye and N719 for several hours. After drying the electrode with air gun and use platinum as the counter electrode, the final one is to fill the electrolytic solution into the cell and then sealing for performance testing.
Besides, this research took several extraction methods of natural dye into consideration. Firstly, grinding and dip the dyes into acetone, the next is ultrasonic oscillation or heating to extract the dye. Finally, plotting the IV curves and comparing the maximum conversion performances by using natural and synthetic dyes. One can see that the conversion efficiency by using synthetic dyes is better than those obtained by natural dyes. Moreover, the combinations by connecting the solar cells in series or in parallel are also studied; note that the parallel connection method can give a larger power conversion with a solar simulator at the same power irradiation.

中文摘要........................................................................i
Abstract......................................................................ii
致謝.........................................................................iii
目錄..........................................................................iv
表目錄........................................................................vii
圖目錄.........................................................................ix
第一章 緒論.....................................................................1
1.1 前言.......................................................................1
1.2 研究動機....................................................................2
1.3 太陽能電池種類...............................................................5
1.4 研究方法...................................................................10
1.5 論文架構...................................................................11
第二章 理論原理與文獻回顧.........................................................12
2.1 文獻回顧...................................................................12
2.2 太陽能電池.................................................................14
2.3 染料敏化太陽能電池...........................................................19
2.4 TCO介紹..................................................................22
2.5 二氧化鈦..................................................................26
2.6 染料.....................................................................30
2.7 電解液....................................................................35
2.8 萃取.....................................................................37
2.9 對電極....................................................................38
第三章 實驗方法與設備............................................................39
3.1 實驗方法...................................................................39
3.1.1 染料的材料...........................................................39
3.1.2 電解液的材料及濃度比較..................................................43
3.1.3 TiO2奈米膠體溶液製備...................................................45
3.1.4製作 TiO2薄膜電極......................................................46
3.1.5添加色素TiO2薄膜電極表面................................................47
3.1.6組裝TiO2奈米薄膜太陽電池................................................49
3.2實驗設備....................................................................50
3.2.1 電性量測設備(KEITHLEY 4200) ..........................................50
3.2.2 網印機..............................................................51
3.2.3 精密電子秤(XS-625M-SCS) .............................................52
3.2.4六位半數位萬用電表(M3500A) .............................................53
3.2.5熱風槍................................................................54
3.2.6烘箱.................................................................55
3.2.7熱壓機....................................................................56
3.2.8太陽光模擬器...............................................................57
3.2.9電化學微量分析系統..........................................................58
3.3材料.......................................................................59
第四章 結果與討論...............................................................60
4.1 天然染料及有機染料的電壓量測...................................................60
4.2不同振盪時間及浸泡時間的效率分析.................................................61
4.3不同萃取方法的效率分析.........................................................71
4.4串、並聯模組的效率分析.........................................................77
4.5天然染料與N719太陽能的效率分析.................................................82
4.6各種不同染料太陽能電池效率分析..................................................97
第五章 結論及未來展望...........................................................103
5.1結論......................................................................103
5.2未來展望...................................................................104
參考文獻......................................................................105

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