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研究生:曾柏嘉
研究生(外文):TSENG, PO-CHIA
論文名稱:分散於異丙醇內之不同濃度單層石墨烯與二氧化鈦複合光陽極應用於染料敏化太陽能電池
論文名稱(外文):Different concentrations dispersed of Single Layer Graphene/TiO2 in isopropyl alcohol for dye-sensitized solar cells
指導教授:吳添全
指導教授(外文):WU, TIAN-CHIUAN
口試委員:水瑞鐏陳英忠楊弘敦
口試委員(外文):WATER, WALTERCHEN, YING-CHUNGYANG, HUNG-DUEN
口試日期:2020-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:電子工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:染料敏化太陽能電池單層石墨烯異丙醇去離子水
外文關鍵詞:dye-sensitized solar cellsSingle Layer GrapheneisopropanolDI water
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單層石墨烯具有許多特殊的物理特性如有良好的導電性可以提升電子傳輸速度,且提供高比表面積以增加光吸收率,特殊的中孔結構使電解液離子能快速移動至石墨烯表面,減少電子、電洞的複合,同時石墨烯也是目前發現擁有最小電阻率的材料,以上特性證明單層石墨烯非常適合利用於染料敏化太陽能電池的光陽極材料,但添加過多的單層石墨烯容易造成團聚現象,使電阻率上升,進而導致光電轉換效率降低。
本次研究中,以不同濃度的單層石墨烯/二氧化鈦複合物製備成染敏電池,並比較不同濃度的單層石墨烯所製備的染敏電池特性。最後再將單層石墨烯/二氧化鈦複合漿料於去離子水及異丙醇兩種溶液中進行分散處理,並比較兩種漿料所製成的染敏電池之特性。
研究結果顯示,於異丙醇中進行分散處理的單層石墨烯/二氧化鈦複合漿料相較於在去離子水中進行分散的單層石墨烯/二氧化鈦複合漿料分散的更為均勻,使二氧化鈦粒子較不容易發生團聚,使電阻值下降,增加其導電性,提高電流密度,使染敏電池整體效率都能獲得提升,最高效率為4.35%。

Single-layer graphene(G) has many special physical properties . For example , good conductivity can improve the electron transmission speed , and provide a high specific surface area to increase the light absorption rate . The special me soporous structure allows the electrolyte ions to quickly move to the graphene surface . Reduce the recombination of electrons and holes . At the same time , graphene is also the material that has been found to have the smallest resistivity . The above characteristics prove that graphene is very suitable for the photo anode material of dye-sensitized solar cells(DSSCs) , but too much single-layer graphene is added It is easy to cause agglomeration and increase the resistivity , which in turn leads to a decrease in photoelectric conversion efficiency . In this study, G / Tio2 composites with different concentrations were used to prepare DSSCs , and the characteristics of single-layer graphene with different concentrations were compared . Finally, the G / Tio2 composite slurry is dispersed in two solutions to deionized water(DI Water) and isopropyl alcohol , and the characteristics of the DSSCs made by the two slurry are compared . The research results show that the G / Tio2 composite slurry dispersed in isopropanol is more uniformly dispersed than the G / Tio2 composite slurry dispersed in DI water , making the Tio2 particles It is less prone to agglomeration , which reduces the resistance value , increases its conductivity , and increases the current density , so that the overall efficiency of the DSSCs can be improved . The maximum efficiency are 4.35% .
摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...vii
第一章 緒論...1
1.1 前言...1
1.2 研究動機與目的...2
第二章 文獻回顧...3
2.1 染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)...3
2.1.1 發展歷史 ...3
2.1.2 染料敏化太陽能電池的基本結構...4
2.1.2.1 透明導電膜玻璃(Transparent Conducting Oxide, TCO)...4
2.1.2.2 半導體薄膜工作電極(Working Electrode...4
2.1.2.3 染料(Dye)...5
2.1.2.4 電解液(Electrolyte)...8
2.1.2.5 對電極(Counter Electrode)...9
2.1.3 工作原理 ...10
2.2 二氧化鈦之基本特性簡介...12
2.3 石墨烯(Graphene)...13
第三章 實驗方法 ...15
3.1 實驗藥品與儀器設備...15
3.1.1 實驗藥品 ...15
3.1.2 實驗儀器設備...16
3.2 實驗流程 ...17
3.2.1 二氧化鈦/單層石墨烯複合漿料製備...18
3.2.1.1 單層石墨烯分散處理...18
3.2.1.2 調配二氧化鈦/單程石墨烯複合漿料...18
3.2.1.3 調配分散於異丙醇內之複合漿料...18
3.2.2 染料敏化太陽譨電池製備...19
3.2.2.1 導電玻璃基板清洗 ...19
3.2.2.2 單層石墨烯/二氧化鈦複合薄膜製備...20
3.2.2.3 複合薄膜紫外光處理...21
3.2.2.4 染料調配與敏化...21
3.2.2.5 電解液調配...21
3.2.2.6 對電極製備...21
3.2.2.7 染料敏化太陽能電池封裝...22
3.3 實驗儀器與分析...23
3.3.1 二氧化鈦/奈米碳管複合薄膜之特性分析...23
3.3.1.1 太陽光模擬器(Solar simulator)...23
3.3.1.2 場發射掃描式電子顯微鏡分析...24
3.3.2 染料敏化太陽能電池之特性分析...25
3.3.2.1 電壓–電流特性量測...25
3.3.2.2 全波段入射光子轉換效率量測...28
3.3.2.3 電化學交流阻抗分析量測...29
3.3.2.4 紫外/可見光分光光譜儀分析量測(UV-Vis)...33
第四章 結果與討論...34
4.1 二氧化鈦與單層石墨烯複合薄膜分析...34
4.1.1 場發射掃描式電子顯微鏡分析...34
4.2 電池元件量測分析...38
4.2.1 添加不同濃度單層石墨烯對染料敏化太陽能電池特性的影響...38
4.2.2 複合薄膜混合塗佈對染敏電池特性之影響...42
4.2.3 複合漿料分散於不同溶劑對染敏電池特性之影響...47
第五章 結論...51
參考文獻 ...52
Extended Abstract...54

[1]R. L. Wang,“石墨烯:異軍突起的新材料”,科學報導,406期
[2]張中瑋,“新型界面活性劑對奈米粉體粒子分散性之探討”, 華岡紡織期刊 第二十三卷 第四期
[3] B. E, C. R, 1839, Acad. Sci, 9, 145.
[4] M. Gratzel, 2001, “Photoelectrochemical cells”, Nature, 414, 338
[5] H. Tsubomura, M. Matsumura, Y. Nomura and T. Amamiya, 1979, “Dye sensitized zinc oxide: aqueous electrolyte: platinum photocell”, Nature, 261, 402.
[6] B. O’Regan, M. Grätzel, 1991, “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films”, Nature, 353, 737-739.
[7] M. H. Yang,“太陽電池用透明導膜材料”,工業材料雜誌,265期
[8]崔孟晉,2008,”染料敏化太陽能電池電解質概述”,工業材料雜誌257期。
[9] A. Yell, H. W. Lee, H. N. Tsao, C. Yi, A. K. Chandiran, M. K. Nazeeruddin, E. W. G.
Diau, C. Y. Yeh, S. M Zakeeruddin, M. Grätzel, “Porphyrin- Cells with
Cobalt (II/III)–Based Redox Electrolyte Exceed 12 Percent Efficiency,” Science 334,
629 (2011).
[10] Michael Grätzel, 2005, “Solar Energy Conversion by Dye-Sensitized Photovoltaic Cells”, Inorg. Chem., 44, 6841.
[11] A. Mishra, M. K. R. Fischer, P. Bäuerle, 2009, “Metal-Free Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells: From Structure: Property Relationships to Design Rules”, Angew. Chem. Int. Ed., 48, 2474.
[12] T. Horiuchi, H. Miura, S. Uchida, 2003, “Metal-Free Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells: From Structure: Property Relationships to Design Rules”, Chem. Commun., 3036.
[13] T. Horiuchi, H. Miura, K. Sumioka, S. Uchida, 2004, “High Efficiency of Dye-Sensitized Solar Cells Based on Metal-Free Indoline Dyes”, J. Am. Chem. Soc., 126, 39, 12218.
[14] 薛惟聰,2008,“新型含雙噻吩環戊烷之有機小分子光敏化染料的合成與性質探討”,國立中央大學化學研究所碩士論文。
[15] Papageorgiou. N, Maier. W. F, Grätzel. M. J, 1997, Electrochem. Soc, 144, 876-884.
[16] Hauch. A, Georg. A, 2001, Electrochim. Acta, 46, 3457-3466.
[17]Papageorgiou, N., Maier, W. F., & Grätzel, M. (1997). An iodine/triiodide reduction electrocatalyst for aqueous and organic media. Journal of the electrochemical Society, 144(3), 876-884.
[18] Hauch, A., & Georg, A. (2001). Diffusion in the electrolyte and charge-transfer reaction at the platinum electrode in dye-sensitized solar cells. Electrochimica acta, 46(22), 34573466.
[19] 翁敏航,2010,太陽能電池,第七章,東華書局。
[20] L. M. Sheppard, 1894, New Ceramics on the Horizon, July.
[21] 成功大學微奈米中心 什麼是石墨烯?
[22] 蘇清源光連雙月刊2013年11月‧No.108
[23]蘇弘傑,2012,” 金屬基底之染料敏化太陽能電池工作壽命研究”, 樹德科技大學電腦與通訊研究所碩士論文。
[24] J. Goldstein, Scanning electron microscopy and X-Ray microanalysis, Kluwer Academic / Plenum Publishers, New York (2003).
[25]光焱科技”太陽光模擬器基礎原理”
[26]陳昇卲,2010,”含微孔性陶瓷膜於染料敏化太陽能電池性能之研究”,長庚大學化工與材料工程學系碩士論文。
[27]鄭傑中,2009,”二氧化鈦奈米管陣列的製備與分析極染料敏化太陽能電池的應用”,國立臺北科技大學有機高分子研究所碩士學位論文。
[28] Verlinden, P., Evrard, O., Mazy, E., & Crahay, A. (1992). The surface texturization of solar cells: a new method using V-grooves with controllable sidewall angles. Solar energy materials and solar cells, 26(1-2), 71-78.
[29]陳政廷,2008,”混合有機色素分子共增感對色素增感太陽電池光電轉換效率的影響”,國立成功大學化學工程學系碩士論文。
[30] Adachi, M., Sakamoto, M., Jiu, J., Ogata, Y., & Isoda, S. (2006). Determination of parameters of electron transport in dye-sensitized solar cells using electrochemical impedance spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B, 110(28), 13872-13880.
[31] 盧錫全,”紫外線/可見光分光光譜儀檢測使用及使用方法”,奈米光電磁材料技術研發中心。

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