染料敏化太陽能電池電解液與對電極之研究

Study of Electrolyte and Counter Electrode in Dye-Sensitized Solar Cell

李姿慧(Tzu-Hui Lee)

指導教授 ： 段葉芳

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2009年)

摘要

本研究我們對電池的電解液部份及對電極部份進行改良。液態電解質有難封裝、容易揮發的問題。研究中的第一部份在液態電解液中加入高分子PEO，期望能改善液態電解液封裝上的困難，同時我們對膠態電解液加入奈米粒子及小分子寡聚物，期望能提高電池的開路電壓以及增加短路電流值，並提升其長期使用穩定性。第二部份我們使用導電高分子膜做為對電極的使用，探討PEDOT高分子及其掺雜衍生物在同樣鍍膜條件下對其電池效率的影響。我們期望使用簡單的製程及便宜的藥品作出適合大面積工業化製造的染料敏化太陽能電池。
在本實驗中我們分別對不同比例製作出來的膠態電解液進行電池效率量測，對添加不同NanoParticle的電解液進行交流阻抗測試，而對於製作出來的導電高分子對電極進行紅外線光譜儀、掃瞄式電子顯微鏡及循環伏安法的測試及白光干涉儀量測…等來鑑定其薄膜的電化學、光學、化學性質，接著將電池與不同對電極封裝的效率測試。結果證明電池在使用膠態電解液下，效率值可由NP及Oligomer的添加達到改善；在對電極部份，結果證明實驗所使用的高分子對電極和昂貴的鉑電極同樣具有氧化還原電解質的能力，並與使用鉑電極之電池效率相去不遠。

關鍵字

染料敏化太陽能電池 ； 對電極 ； 高分子膠態電解液

並列摘要

In this paper, we improve two parts of DSSC, one is electrolyte, and the other is counter electrode. A general experience is that liquid electrolyte will cause difficulty in packaging DSSC for long-term use. In the first part in this study, we introduce PEO into liquid electrolyte, for helping slow down the evaporation velocity of liquid electrolyte, and then we add Oligomer and Nano-particle for improving the electron transfer, and we can improve the efficiency of DSSC. The second part we are supposed to use conducting polymer to replace Pt counter electrode. We investigate what PEDOT and its derivatives influence the on efficiency of DSSC.
We test different polymer-electrolyte by I-V curve, and electrolyte are tested at different nano–particle concentrations by EIS, we exam all the conducting polymer with cyclic voltammetry，White Light Interferometers，FT-IR and SEM, in order to identify the property of electrochemistry、chemistry and surface profile of these polymer. Finally, we find out that the efficiency is improved by adding Oligomer and nano-particle; for the other part of this paper, we can find that polymer-electrode not only have the same redox ability with electrolyte, but have the similar efficiency with Pt electrode.

並列關鍵字

Dye-sensitized solar cell ； counter-electrode ； polymer-electrolyte

參考文獻

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