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  • 學位論文

添加層狀雙氫氧化物於膠態染料敏化太陽能電池之應用

指導教授 : 呂世源
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摘要


液態電解液所組成的染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cells, DSSC)長期以來,有易揮發、漏液、長效性不佳的缺點。因此,希望以膠態電解質或固態電解質來取代之。固態電解質長久以來都有與光電極接觸不良,使得光電轉換效率無法明顯提升的問題。近年來,膠態電解質已在DSSC上有很好的應用,相較於固態,膠態電解質與光電極的接觸性較佳,因此,本實驗選擇以膠態電解質做為研究方向。 本研究中,使用屬於陰離子型黏土的層狀材料:Layered Double Hydroxides (LDH)。分別利用分離成核熟化法及低過飽和沉澱法合成ZnAl-CO3與ZnAl-Cl作為PVDF-HFP膠態電解質之添加劑。在電池效率方面,液態DSSC電池效率可達8.13 %,添加10 wt%PVDF-HFP之高分子DSSC電池效率為7.48 %,而添加1 wt%的ZnAl-CO3/PVDF-HFP(後面文章皆把PVDF-HFP部分省略,以簡化文章篇幅)後其效率可達8.11 %;0.5 wt%的ZnAl-Cl/PVDF-HFP(同前)後其效率可達8.11 %,其效率與液態DSSC相近。並在VOC方面有顯著的增益,液態DSSC電池之VOC為0.74 V,添加10 wt% PVDF-HFP之高分子DSSC電池之VOC為0.74 V,而添加1 wt%的ZnAl-CO3後其VOC可達0.79 V;1 wt%的ZnAl-Cl之VOC可達0.79 V。經由電化學交流阻抗與傳輸線模型分析可知,當VOC提升時,再結合電阻較大,且電子壽命增加,證明此添加物可減少電子的再結合現象。另外,經由cyclic voltammetry (CV)分析,發現其電解質的氧化還原位置有明顯地往正電位移動,應是造成VOC增加的原因之一。而在長效性測試方面,以500小時為量測基準下,10 wt% PVDF-HFP條件之電池之長效為原始的101.8 %;而液態電解液電池,經過480小時後,其效率為初始的91.9 %。而最低添加比例0.25 wt%的ZnAl-CO3與ZnAl-Cl的電池長效性分別可維持原來效率的96 %與99 %的表現,表示微量添加ZnAl-LDH仍有助益。

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被引用紀錄


朱家甫(2015)。二氧化鈦奈米柱及其碳修飾於光電化學分解水產氫之應用〔碩士論文,國立清華大學〕。華藝線上圖書館。https://www.airitilibrary.com/Article/Detail?DocID=U0016-0312201510252124

延伸閱讀