鈷系統膠態電解質的製備及其在染料敏化太陽能電池上之應用

Translated title of the thesis: Preparation of Cobalt-based Gel-state Electrolytes for Dye-Sensitized Solar Cell Applications
  • 陳 立東

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究旨在藉由奈米粒子添加劑的導入,提升鈷系統膠態染料敏化太陽能電池的元件效率,所使用的奈米粒子添加劑包括:(1) TiO2奈米粒子、(2)表面改質的TiO2奈米粒子、(3) TiC奈米粒子、(4)改質TiO2與TiC混合奈米粒子。實驗結果顯示,文獻上常用的TiO2奈米粒子導入後抑制對電極上的電荷傳遞、增加光電極漏電的可能性、降低電池效率,實驗發現此效應與TiO2對氧化還原對[Co(bpy)3]2+/3+無催化活性卻有靜電吸引力有關。第二部結果顯示,若TiO2表面經過改質使其具有-NH2或-NH3+的官能基,則可以改善原先TiO2造成的漏電問題,因此效率表現(?:5 66%、5 40%)皆比未改質的好,但整體效率與無添加劑的元件(?:5 67%)相近。第三部分結果顯示,TiC導入電解質後明顯降低對電極的界面電荷傳輸阻力、提高電解質的離子導電度,但在光電極上的漏電情況亦增加,因此在3wt%TiC的添加量時,電池有最高的效率6 29%,其與液態元件效率6 38%相當接近。由催化活性實驗發現,將TiC塗佈在白金電極上(Pt/ TiC)所得的表現與將其作為添加劑的結果相近,因此本研究第四部分以Pt/ TiC作為對電極,配合TiO2-NH2改質添加劑的導入,預期此組合可保留TiC降低RPt的優點,又可擁有TiO2-NH2防止漏電的?效,實驗結果顯示(Pt/ TiC)對電極的使用確實可得到較低的RPt,但TiO2-NH2添加劑導入後仍會提高RPt,故電池效率僅達5 19%。最後,將上述元件置於50oC環境下進行穩定性測試,實驗結果顯示1000小時後,液態元件僅可保有65%的初始效率,而導入3wt% TiC的膠態元件則有92%的初始效率,表現出相當好的穩定性。因此,藉由添加劑的調控,本研究的膠態元件可達到與液態元件效率相近,且同時具備良好的高溫長效穩定性。
Date of Award2015 Aug 4
Original languageChinese
SupervisorYuh-Lang Lee (Supervisor)

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