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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:莊家評
研究生(外文):Chia-Ping Chuang
論文名稱:二氧化鈦的表面修飾及其在染料敏化太陽能電池的應用
論文名稱(外文):Surface Modification of TiO2 and its Application on Dye-Sensitive Solar Cell
指導教授:葉茂榮葉茂榮引用關係
指導教授(外文):Mou-Yung Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:苝四甲酸二酐二氧化鈦染料敏化太陽能電池
外文關鍵詞:TiO2PeryleneDye-Sensitive Solar Cell
相關次數:
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本研究係利用一種含有NH2官能基的矽烷改質劑(APS)將奈米級二氧化鈦進行表面改質後,再與染料苝四甲酸二酐(PTCDA)繼續反應,增加二氧化鈦可見光吸收特性。多環類的PTCDA具有大型平面電子共振結構,具有優異光電性質且有很高的裂解溫度,可以應用在液晶材料、PLED及太陽能電池方面,但因其溶解度限制,故其不易加工運用。本實驗利用以APS改質後之二氧化鈦直接與PTCDA反應.反應完成後,進一步經由FT-IR、Solid state NMR、BET、XRD、TGA、UV-Vis光譜、TEM等儀器分析所製備材料之化學結構與性質,並利用亞甲基藍在可見光下的降解,判定製備出之TiO2-PMI具有光催化活性。最後利用此材料及簡單的設備製程應用於有機太陽能電池製成元件,並與未修飾之二氧化鈦作比較。結果發現光電流均較未修飾的高。我們發現此材料在可見光下具有光催化活性,可作為染料敏化太陽能電池電極,提供了可應用於染料敏化太陽能電池材料的另一種替代材料與發展的途徑。
In this study, coupling reagent APS modified nano-sized TiO2 were prepared, and then reacted with PTCDA to prepare new material TiO2-PMI. Because of the advantages of polycyclic PTCDA contained the large-scale plane electron resonance structure, the good photoelectric properties and high cracking temperature. It could be applied in Liquid Crystal material, PLED and Solar cell aspect, but poor solubility limits its application. This new material TiO2-PMI was characterized by FT-IR、Solid state NMR、BET、XRD、TGA、UV-Vis spectra、TEM and approved it can be catalyzed in the visible light. Apply this new material we synthesis and easy process to DSSC device and compared with unmodified TiO2, result in better efficiency. This study approved this new material can be applied in DSSC and provided a new way to develop the material of DSSC.
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 太陽能電池 2
1.2.1 無機太陽能電池 2
1.2.2 有機太陽能電池 6
1.3 二氧化鈦簡介 8
1.3.1 二氧化鈦的性質 8
1.3.2 二氧化鈦的表面修飾 10
1.4 有機矽氧烷與金屬氧化物的反應 13
1.5 Perylene 染料 15
1.6 染料敏化太陽能電池 16
1.7 太陽能電池相關名詞及參數定義 19
1.7.1 空氣質量 19
1.7.2 參數定義 20
1.8 研究動機與目的 23
第二章 實驗內容 24
2.1 實驗藥品與材料 24
2.2 實驗儀器 25
2.3 實驗方法 30
2.3.1 材料製備方法 32
2.3.2 光催化活性檢測 33
2.3.3 應用於染料敏化太陽能電池之實驗 35
第三章 結果與討論 39
3.1 二氧化鈦表面修飾處理之探討 39
3.1.1 FT-IR鑑定二氧化鈦表面改質之結果 39
3.1.2 29Si,13C solid state NMR鑑定二氧化鈦表面改質之結果・ 41
3.1.3 表面修飾量分析 45
3.2 APS修飾後二氧化鈦與PTCDA反應之分析與探討 47
3.2.1 FT-IR,13C solid state NMR結構鑑定 47
3.2.2 XRD分析 50
3.2.3 TEM微結構比較 52
3.2.4 光學性質 55
3.2.5 熱穩定性分析 56
3.3 光催化活性檢 57
3.4 應用在染料敏化太陽能電池元件上之探討 60
3.3.1 二氧化鈦電極製作之探討 60
3.3.2 元件量測結果探討 63
第四章 結論與建議 66
4.1 結論 66
4.2 建議 67
參考文獻 68
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