| 标题: | 应用于染料敏化太阳能电池之二氧化钛奈米粒与奈米棒制备及其电荷传输动力学研究 Fabrication and Characterization of TiO2 Nanoparticles, Nanorods and their composites for Dye-Sensitized Solar Cells |
| 作者: | 庄志成 Chuang,, Chih-Cheng 刁维光 Diau, Wei-Guang 应用化学系硕博士班 |
| 关键字: | 染料敏化太阳能电池;奈米粒;奈米棒;二氧化钛;Dye-Sensitized Solar Cell;Nanoparticle;Nanorod;TiO2 |
| 公开日期: | 2010 |
| 摘要: | 在本论文中，我们制备具有一维结构的二氧化钛奈米棒(TiO2 nanorod, NR)和零维结构的二氧化钛奈米粒(TiO2 nanoparticle, NP)，并将他们应用到染料敏化太阳能电池上(DSSC)。藉由双界面活性剂的系统搭配溶胶－凝胶法和水热法，我们可以合成出不同长度二氧化钛奈米棒结构。再利用溶胶-凝胶温度和时间、EDA浓度、界面活性剂浓度、水热时间、水热温度等不同的合成参数，搭配扫描式电子显微镜的结果来讨论二氧化钛奈米棒的生成机制。我们将大小约20 nm的二氧化钛奈米粒子与长度150±30 nm半径30±10nm的二氧化钛奈米棒进行DSSC的效率测试。在奈米棒中混掺两种比例的奈米粒，分别为1NP+2NR (P1R2)和2NP+1NR (P2R1)在最佳化厚度时，NP元件的光电转换效率η = 8.17 %，P2R1为η = 8.64 %，P1R2为η = 8.95 %，NR为η = 8.85 %。另外，我们发现将奈米棒的长度缩小，也会增加染料吸附量，故在TiO2前驱物TTIP水解之前加入oleic acid可有效抑制水解和缩合的速度，使奈米棒长度变小，并针对三种不同长度(50±20 nm、150±30 nm、250±50 nm)的奈米棒和市售18-NR的短奈米棒做元件效率的比较。而在动力学的部分，利用IMPS/IMVS量测系统，探讨了(1) NP、P2R1、P1R2与NR；(2) Long Rod、NR、Short Rod与18-NR等不同材料的电荷再结合速率和 II 电子收集速率。最后，我们提出复合层的阳极结构，将奈米粒置于阳极底部，而奈米棒堆积在上层，可有效增加光电转换效率达10.49 %。 在本论文中，我们制备具有一维结构的二氧化钛奈米棒(TiO2 nanorod, NR)和零维结构的二氧化钛奈米粒(TiO2 nanoparticle, NP)，并将他们应用到染料敏化太阳能电池上(DSSC)。藉由双界面活性剂的系统搭配溶胶－凝胶法和水热法，我们可以合成出不同长度二氧化钛奈米棒结构。再利用溶胶-凝胶温度和时间、EDA浓度、界面活性剂浓度、水热时间、水热温度等不同的合成参数，搭配扫描式电子显微镜的结果来讨论二氧化钛奈米棒的生成机制。我们将大小约20 nm的二氧化钛奈米粒子与长度150±30 nm半径30±10nm的二氧化钛奈米棒进行DSSC的效率测试。在奈米棒中混掺两种比例的奈米粒，分别为1NP+2NR (P1R2)和2NP+1NR (P2R1)在最佳化厚度时，NP元件的光电转换效率η = 8.17 %，P2R1为η = 8.64 %，P1R2为η = 8.95 %，NR为η = 8.85 %。另外，我们发现将奈米棒的长度缩小，也会增加染料吸附量，故在TiO2前驱物TTIP水解之前加入oleic acid可有效抑制水解和缩合的速度，使奈米棒长度变小，并针对三种不同长度(50±20 nm、150±30 nm、250±50 nm)的奈米棒和市售18-NR的短奈米棒做元件效率的比较。而在动力学的部分，利用IMPS/IMVS量测系统，探讨了(1) NP、P2R1、P1R2与NR；(2) Long Rod、NR、Short Rod与18-NR等不同材料的电荷再结合速率和 II 电子收集速率。最后，我们提出复合层的阳极结构，将奈米粒置于阳极底部，而奈米棒堆积在上层，可有效增加光电转换效率达10.49 %。 |
| URI: | http://140.113.39.130/cdrfb3/record/nctu/#GT079825531 http://hdl.handle.net/11536/47620 |
| 显示于类别： | Thesis |
