室溫建構之複合層氧化鋅奈米結構陽極應用於可撓式染料敏化太陽能電池之研究

Abstract

摘要 本研究以室溫化學浴法將複合層氧化鋅奈米結構建構於ITO-PET導電塑膠基板，應用於可撓式染料敏化太陽能電池之光陽極材料。以滴鍍法將粒徑約20 nm之氧化鋅顆粒沉積於可撓式導電基板上為模板，利用室溫化學浴法於其表面成長厚度約5 nm之氧化鋅殼層結構。此全室溫條件建構之氧化鋅奈米殼層/顆粒結構，以D149敏化後之光陽極製作之可撓式染料敏化太陽能電池，在未經高溫燒結與機械高壓處理下，可達到4 11%之效率。藉由研究太陽能電池電子傳輸與再結合之特性，確認此氧化鋅殼層結構提供電子快速傳導之通道，故可大幅提升氧化鋅結構之電子收集效率。為了進一步提高光陽極結構於長波長光之光電流表現，本研究塗佈氧化鋅光散射顆粒於奈米殼層/顆粒結構上，並再次進行室溫化學浴處理，使氧化鋅光陽極結構之染料吸附量上升。同時發揮散射顆粒之特點，促進長波長光之收集，使電流提升。以此氧化鋅光散射顆粒/奈米殼層/顆粒複合層結構為光陽極，製作之可撓式染料敏化太陽能電池，其光電流值與氧化鋅奈米殼層/顆粒結構電池相比，提高近25%，效率值也提升30%，達5 16%之高效率表現。 此外，為了提升可撓式染料敏化太陽能電池於近紅外光之光收集效率，本研究亦使用紫質染料YD2-oC8敏化氧化鋅奈米結構之光陽極。觀察太陽能電池之光電轉換效率量測，可發現YD2-oC8染料能將650 ~ 700 nm波長之光電轉換效率提升。但由於具有高分子量之YD2-oC8容易於氧化鋅表面產生堆疊，導致染料分子於其上之吸附量下降。因此由氧化鋅奈米殼層/顆粒結構光陽極與氧化鋅光散射顆粒/奈米殼層/顆粒結構所建構之可撓式染料敏化太陽能電池，轉換效率僅分別達到1 89%與2 04%。故於紫質染料溶液之成份調控，仍有很大的改善空間。

Date of Award	2014 Aug 16
Original language	Chinese
Supervisor	Jih-Jen Wu (Supervisor)