發光性二氧化鈦之特性分析與太陽能電池之應用

Investigation of Luminescent Titanium Dioxide and Application on Sensitized Solar Cells

洪柏育(Po-Yu Hung)

指導教授 ： 胡淑芬

國立臺灣師範大學/理學院/物理學系/碩士(2009年)

摘要

染料敏化太陽能電池 (Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC) 目前於世界各國研究仍屬開發階段，其光電轉換效能與商用矽晶太陽能電池相較仍有差距，但因其具備製作簡單、成本低、可撓性 (flexible) 及易製成大面積之產品等商業化優勢，故將成為下階段太陽能新能源急切發展之技術。針對DSSC之研究，主要針對四項組成元件：工作電極、染料、電解質及反電極，探討不同材料對於效率之影響。其中工作電極多屬半導體奈米薄膜如：二氧化鈦 (TiO2) 或氧化鋅 (ZnO)等，已存在多數研究其形貌結構與塗佈方式對於電池效率之影響。而近年來TiO2 摻雜稀土金屬元素之研究，多數僅只探討其發光及觸媒特性，卻未有應用於敏化太陽能電池工作電極之研究。
本研究將以不同二氧化鈦前趨物及凝膠溶膠法、水熱法合成 TiO2 摻雜 Eu 粉體。主要內容探討 Eu 摻雜對於晶體成長及晶相生成之影響，並討論 Eu3+ 為發光中心引起之特殊發光特性及機制，且 Eu3+之摻雜對於 TiO2 吸收光譜及電子組態之影響也將於文中驗證。由於染料 Black dye 於紅光之特殊吸光特性，本研究將 TiO2: Eu3+ 應用於工作電池以增加染料對於太陽光之利用，且利用TiO2: Eu3+之特殊能階性質，設計雙層工作電極結構電池以增加光電流及電壓，進而提高電池效率，並以硒化鎘 (CdSe) 量子點取代染料 Black dye作為敏化物，觀察其光電特性。於本研究中針對 TiO2: Eu3+ 將進行材料結構鑑定及光譜特性分析，並針對敏化太陽能電池測量其光電特性及理論參數精算。

關鍵字

二氧化鈦 ； 染料敏化太陽能電池

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Titanium dioxide ； solar cell

參考文獻

1. 許志偉, 陳宏仁, 林怡君 and 王立義, 有機/無機太陽能電池之現況發展, 化工, 第52卷, 第2期, 49-58, 民94.

2. A.J. McEvoy and M. Gritzel, Sol. Energ. Mat. Sol. C, 1994, 32, 3, 221.

5. M. Grätzel, Nature, 2001, 414, 338.

9. X. Chen and S.S. Mao, Chem. Rev, 2007, 107, 2891.

Phys. Chem. B, 2000, 104, 2053.