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http://ir.hust.edu.tw/dspace/handle/310993100/1715
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| 題名: | 染料敏化太陽能電池之三維(奈米管/薄膜)結構物性、介面電子傳輸機制及光特性之探討 |
| 作者: | 高銘政 |
| 貢獻者: | 修平技術學院電子工程系 |
| 關鍵詞: | 染料敏化;太陽能電池;薄膜;奈米管;電子傳輸機制;驅動機制;電子遷移 |
| 日期: | 2008-07-01
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| 上傳時間: | 2009-10-28T03:43:02Z
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| 摘要: | 染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)相對於傳統太陽能電池它具有容易製造、低成本及大面積之優點。目前DSSC 的光電轉換效率偏低，其原因乃是由於染料分子受光激發的速率極高，而轉移的速率太低，注入半導體的電子與表面染料基態之電洞易發生表面再結合效應，減少太陽能電池整體的光電轉換效率。為了改善DSSC 的光電轉換效率，本計畫將在ITO 基板上製作(TiO2 奈米管/WO3 薄膜)之電極結構，當作DSSC 的工作電極。由於TiO2 奈米管狀結構之表面積比ㄧ般奈米級二氧化鈦薄膜大，可吸附的染料分子相對也比較多，同時與染料分子接觸的表面積也比一般的多孔性TiO2 薄膜有相當程度的提高，對於提昇效率有相當大的幫助。另外由於TiO2/WO3 之基本性質與能階的差異(能階差為0.6eV)，將造成電子-電洞對的分離與傳遞更有效率，當電子從激發的染料分子注入TiO2 電極的傳導帶時，會快速地傳輸到另一層WO3 之較低能階傳導帶中，因此電子較不易與染料基態之電洞發生再結合效應。由於奈米顆粒的尺寸並不足以形成有效的空間電荷層來使電子電洞對分離，同時整個電極孔隙將充滿染料及電解質，致使無法以Schottky Barrier Model (因電場導致的效應)來描述整體(TiO2 奈米管/WO3 薄膜)之電子傳輸機制，因此本計畫將研究適當的電子傳輸機制模型來說明電子電洞於多孔膜電極內有效分離的機制，並探討由於電極內電子濃度梯度的差異，造成擴散現象而導致電子遷移及形成驅動力(driving force)，透過理論的推演與實驗的相佐，將提出符合擴散模式的電子傳輸機制模型，探討DSSC 中電子之注入及收集情形，研究電子於TiO2/WO3 電極結構內之擴散長度(Ln)，進而得到膜厚及奈米管長度之最佳值。同時也研究不同晶粒大小及孔隙度TiO2/WO3 電極對電子擴散機制及收集效率之影響。本計畫執行將分為兩年，分年列述如下：(1) 第一年將以溶膠凝膠法製作不同膜厚的WO3 薄膜，進行不同熱處理方式及熱處理條件，製作不同大小之晶粒及孔隙度，探討其吸附及未吸附染料之電性、光吸收率及穿透率等影響，研究其電子傳輸機制及尋找最佳膜厚之參數，並探討對其光電轉換效率之影響。(2) 第二年將製作TiO2 奈米管狀結構於WO3 薄膜上，探討不同參數之奈米管狀結構對整體電子傳輸效率、光吸收率及穿透率等影響，探討TiO2 奈米管結構對DSSC光電轉換效率與電子傳輸機制之影響，並尋找出最佳TiO2 奈米管狀之製作參數。本計畫所提之(TiO2 奈米管/WO3 薄膜)的設計預期可改善染料敏化太陽能電池之電極結構，增進元件整體染料的吸附量及吸收太陽能光的光譜，並可抑制電子的再結合效應，進而增進太陽能電池的光電轉換效率。;計畫編號:NSC96-2112-M164-002-MY2;研究期間:200708~ 200807 |
| 顯示於類別: | [電子工程系] 研究計畫
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