二氧化鈦奈米纖維之製備與其在可撓式染料敏化太陽能電池之應用

Synthesis of surface-treated TiO2 nano-fiber and its application on flexible dye-sensitive solar cell

童凱雋

指導教授 ： 戴念華

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2013.00512

摘要

以可撓性材料為基板的染料敏化太陽能電池由於其低成本、應用性廣及具良好的光電轉換效率而受到矚目，但可撓式基板無法應用於高溫製程，而未經過高溫燒結的TiO2電極會因其TiO2顆粒之間連結不佳而導致電子傳輸困難，再加上顆粒狀的結構在承受外加彎曲應力時容易破碎，使得電池整體表現不佳。本實驗以P25 TiO2粉末和氫氧化鈉進行水熱法，製備具有較佳的電子傳輸特性以及可撓韌性的TiO2奈米纖維(TiO2 nano-fiber, TNF)來改善以上問題，並對TiO2纖維進行表面處理，以提升電極染料吸附量，增加電池的光電轉換效率。
本實驗在水熱法製程後，以攪拌酸洗製程取代傳統酸洗製程，較能去除水熱法製程殘留的鈉離子，避免鈉離子對後續燒結製程產生不良影響。合成的TNF直徑約50-200 nm，長度約10-13 μm，以此未經表面處理的TNF作為工作電極組成染料敏化太陽能電池，TNF電極的染料吸附量為24.43 μmol/g，電池的轉換效率為1.08 %；將TNF以濃度為1 M的硝酸處理8小時後，可以提升電極染料吸附量至36.71 μmol/g，轉換效率可增加到1.63 %；結合不同表面處理後，可以進一步將效率提升到1.65 %。在彎曲測試中，當彎曲曲率半徑達到1.02 cm，電池效率仍可維持未彎曲時的98%以上，說明本實驗所製備之TNF電池在彎曲情況下也能正常發揮功能。

關鍵字

二氧化鈦纖維 ； 染料敏化太陽能電池

參考文獻

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