氧化鋅奈米柱與奈米薄膜雙層結構應用於可撓式小型複合電池之研究

A Study on Flexible Compact Hybrid Cells Based on ZnO Nano-rod and Film Bilayer Structures

趙子鈞(Zi-Jun Zhao)

指導教授 ： 姬梁文

國立虎尾科技大學/電機資訊學院/光電與材料科技研究所/碩士(2014年)

摘要

本研究是在ITO/PEN可撓曲式基板上建構一個包含染料敏化太陽能電池與奈米發電機結合而成的小型複合電池，其原理是利用氧化鋅本身具有的壓電特性以及本身良好的光電特性，然後利用這些材料特性，製作出可同時收集太陽能與震動能的奈米複合元件，此過程可同時進行亦可單獨操作。完成此複合電池，可同時收集不同形式的能源，無論何時何地，這些能源單一或全部可以有效地且互補地被利用，使在可撓式元件上實現綠色能源的目標。其主要研究大致可分為兩個部分：
　　第一部份為研究可撓式小型複合電池之材料分析：使用射頻磁控濺鍍系統沉積氧化鋅薄膜，再以水熱法成長一維氧化鋅奈米柱，以及氧化鋅奈米顆粒塗佈於奈米柱的表面，不同的成長時間參數和不同的奈米顆粒塗佈厚度進行比較，以場發射掃描式電子顯微鏡（FE-SEM）、X射線繞射分析儀（XRD）、光致螢光光譜儀（PL）、紫外光可見光光度計（UV-VIS）來觀察其材料表面結構及材料特性。
　　第二部份為研究可撓式小型複合電池之光電特性分析：將最佳化參數的薄膜製作成複合電池，包括染料敏化太陽電池與奈米發電機的複合，再將元件進行比較，以光伏參數分析、光電轉換效率分析（IPCE）、壓電特性分析進行比較各個參數的光電特性，比較發現奈米顆粒厚度影響染料的吸收多寡，染料的吸收多寡影響元件在可見光的響應，進而影響電池的效率。而在量測數據上發現複合電池的太陽能與震動能的效果是疊加的，證明了此複合元件的可行性

關鍵字

氧化鋅 ； 染料敏化太陽能電池 ； 奈米發電機 ； 可撓曲式基板

並列摘要

This study is to construct containing a dye-sensitized solar cells with nano- generator combination of a small complex on the cell type PEN flexible substrate , the principle is the use of piezoelectric properties of zinc oxide itself has excellent optical characteristics as well as their own then use these material properties , to produce solar energy can be collected simultaneously with the vibration energy nano composite components , this process can be carried out also have separate operations simultaneously . Complete this complex battery , which can collect different forms of energy , no matter when and where, one or all of these energy efficient and can be complementary to utilize that to achieve the goal of green energy in the flexible element . The main study can be divided into two parts:
The first part is a small study of flexible composite battery materials analysis: using RF magnetron sputtering deposition system ZnO films grown by hydrothermal method and then to one-dimensional zinc oxide nanorods and zinc oxide nanoparticles coated surface of the nanorods , different parameters and different growth time of nanoparticles coating thickness were compared to field emission scanning electron microscope (FE-SEM), X -ray diffraction analyzer (XRD), photoluminescence firefly photoelectron spectroscopy (PL), UV -vis spectroscopy (UV-VIS) to observe the surface structure and material properties of the material .
The second part of the study of flexible composite optical characteristics of small cell analysis : the film will be produced to optimize the parameters of a composite battery , including composite dye-sensitized solar cells with nano- generators , then the components are compared to PV parameter analysis , analysis of the photoelectric conversion efficiency (IPCE), optical properties of piezoelectric properties analysis comparing the various parameters , comparing the thickness affect the absorption of nanoparticles found in the amount of dye absorbed the impact of the amount of the dye in the visible light responsive element , thereby affecting battery efficiency. The measured data found in the compound solar cell and vibration effects can be superimposed to prove the feasibility of this composite components

並列關鍵字

ZnO ； Dye-Sensitized Solar Cell ； Nanogenerator ； Flexible substrate

參考文獻

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