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Title: 提升染料敏化太陽電池光電轉換效率之研究
Authors: 張志州
Date: 2010-02-16
Issue Date: 2012-02-16 10:42:09 (UTC+8)
Abstract: 摘要
太陽能(solar cell)是目前新能源開發利用最活躍的領域,現今市場上的太陽能電池主要是單晶矽(monocrystalline silicon)和多晶矽(multicrystalline silicon)兩種。由於晶矽太陽能電池最大的問題,在於製作的工藝條件極為嚴密,相對的製造成本過於高昂,對於廣泛的應用造成很大的障礙。而上世紀90 年代出現的納米二氧化鈦(nano titaniumdioxide)有機半導體複合太陽能電池,以及有機/聚合物太陽能電池,由於工藝條件相對的簡單,成本較為低廉,有可能成為21 世紀太陽能電池的新貴。

染料敏化太陽電池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)是屬於第三代的有機太陽電池,具有低成本、光敏感度強、製程簡單的優點。在過去近二十年間,染料敏化太陽電池(DSSC)越來越受到學術界與工業界的青睞,主要是具有低成本、光敏感度強、製程簡單的優勢。雖然DSSC 在研發
方面不斷有良好的表現,甚至於使用二氧化鈦薄膜塗覆方式,使得電池的II
光電轉換效率已突破11%,但仍只有矽晶太陽電池的一半。DSSC 極有可能取代傳統晶矽太陽能電池,成為未來太陽能電池的主導。

本論文第一部分提出一種有關於增加入射光量進入染料敏化太陽電池的裝置,主要是利用染料敏化太陽電池具可有雙面照光的特點,結合反射裝置的設計,可用以增加入射光量,使單一染料敏化太陽電池的輸出功率加倍提升。本論文發現反射裝置的角度調整到o 45 時,在玻璃基板製作之DSSC 例中,輸出功率至少增加48.8%。反射裝置的光源互補作用,使得在傾斜角度為60 O 時,入射光之照射量達到最佳化狀態。

本論文第二部分提出幾種具體且有效的方法,包括增加二氧化鈦薄膜
厚度、增加銀反射膜及增加散射層等三項要素,結果顯示單從2 TiO 薄膜層數來看,厚度越大光電轉換效率將會越高,由結果顯示最高可達η=5.94%;若配合Ag 反射膜的使用,則光電轉換效率將會再提升,結果顯示最高可增加到η=6.44%;然而增加散射層之後,光電轉換效率會再繼續提升,最大可至η=7.04%。經由實驗測試數據顯示,在同樣的網印厚度情況下,散射層比2 TiO 電極鍍膜對於光電轉換效率η 更為有效。

關鍵字:染料敏化太陽電池、入射光量、薄膜厚度、銀反射膜、散射層光、電轉換效率
Appears in Collections:[機電工程系(所)] 學位論文

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