放電奈米製程置備二氧化鈦奈米粒子應用於染料敏化太陽能電池

Investigation of Applying TiO2 Nanoparticle Produced by Electric-Discharge-Nano-Process to DSSCs

馮嘯儒(Hsiao-Ju Feng)

指導教授 ： 陳希立

國立臺灣大學/工學院/機械工程學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.10617

摘要

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。
放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。

關鍵字

二氧化鈦 ； 放電奈米製程 ； 旋轉塗佈

並列摘要

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.
The 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.

並列關鍵字

TiO2 ； EDNP ； spin coating

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