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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/22165
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dc.contributor.advisor陳建彰
dc.contributor.authorChia-Chun Leeen
dc.contributor.author李佳淳zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-08T04:06:03Z-
dc.date.copyright2018-08-02
dc.date.issued2018
dc.date.submitted2018-07-26
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/22165-
dc.description.abstract本研究分兩部分,分別為以氮氣大氣噴射電漿還原鉑鋅氧化物及鉑錫氧化物,並用於染料敏化太陽能電池(DSSC, dye-sensitized solar cell)之對電極。第一部分為混合等體積比例之氯鉑酸及醋酸鋅之前驅物溶液以旋轉塗佈的方式塗佈於氟摻雜氧化錫(FTO, fluorine-doped tin oxide) 之導電玻璃,再利用氮氣大氣噴射電漿進行還原製程,大氣電漿之溫度控制在510 °C,且透過調控電漿時間參數以獲得最佳催化效果之參數。第二部分為混合等體積比例之氯鉑酸及氯化亞錫之前驅物溶液以相同之製程塗佈於FTO導電玻璃,同樣利用氮氣大氣噴射電漿進行還原製程,將大氣電漿之溫度控制在510 °C,且透過調控電漿時間參數以獲得最佳催化效果。藉由掃描式電子顯微鏡可觀察出鉑鋅氧化物奈米粒子以及鉑錫氧化物奈米粒子皆均勻散佈於FTO導電膜上,可做為觸媒粒子給予染料敏化太陽能電池電解液中所需要的I-及I3-之氧化還原反應,並藉由X射線光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)進一步分析其化學組成。大氣電漿處理後還原鉑為金屬態,而鋅及錫以氧化態存在。而透過阻抗分析、Tafel 曲線量測以及元件效率測試可歸納出最佳之電漿參數為處理60秒之鉑鋅氧化物對電極,而鉑錫氧化物之對電極也以相同之分析方法歸納出最佳電漿參數為120秒,且上述之分析顯示一致的結果,催化效果越好具有較低的電荷傳輸電阻(charge transfer resistance)以及較高的交換電流密度(exchange current density),而在太陽能元件特性上也具有較高的填充因子以及太陽能電池效率。zh_TW
dc.description.abstractWe use atmospheric-pressure plasma jet (APPJ) to fabricate Pt-ZnOx and Pt-SnOx as counter electrodes (CEs) in dye-sensitized solar cells (DSSCs). Regarding Pt-ZnOx, we first mix the same volume of chloroplatinic acid and zinc acetate solutions. The mixture is spin-coated on FTO glass substrates, followed by calcination using nitrogen APPJ. Due to the synergetic effect of plasma and heat, the reduction process can be completed in a few seconds. The APPJ processing time is optimized to improve the catalytic activities of Pt-ZnOx CEs. Regarding Pt-SnOx,we mix the same volume of chloroplatinic acid and tin chloridesolutions. Rest of the procedures are the same as those mentioned above. The maxmum temperature is ~510°C in both cases. The surface morphology was investigated by scanning electron microscope (SEM).Both Pt-ZnOx and Pt-SnOx nanoparticles are well-distributed on the FTO substrates. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Auger electron spectroscopy (AES) analyses imply that Pt is in metallic form whereas Zn and Sn are still in oxidation states after APPJ calcination. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Tafel experiments show that Pt-ZnOx and Pt-SnOx CEs exhibit low charge transfer resistance and high exchange current density for DSSCs of better performance. This also indicates that Pt-ZnOx and Pt-SnOx CEs have good catalytic ability to for redox reaction between I3- and I-.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-08T04:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-107-R05543015-1.pdf: 12157488 bytes, checksum: 6f59764aaef82005b3b4473b2c4fc615 (MD5)
Previous issue date: 2018
en
dc.description.tableofcontents誌謝 I
中文摘要 II
ABSTRACT III
總目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第1章 緒論 1
1.1 染料敏化太陽能電池簡介 1
1.2 研究動機 3
1.3 論文大綱 4
第2章 基本原理與文獻回顧 5
2.1 染料敏化太陽能電池之工作原理與組成結構 5
2.1.1 染料敏化太陽能電池之工作原理 5
2.1.2 染料敏化太陽能電池之輸出特性參數 7
2.2 染料敏化太陽能電池各組成部分 9
2.2.1 工作電極 9
2.2.1.1 FTO導電玻璃 9
2.2.1.2 緻密層 10
2.2.1.3 電子傳輸層 11
2.2.1.4 散射層 13
2.2.2 敏化染料 14
2.2.3 電解液 16
2.2.4 對電極 18
2.3 對電極文獻回顧 18
2.3.1 鉑對電極 18
2.3.2 合金對電極 20
2.3.3 非鉑對電極 23
2.4 大氣電漿基本介紹 25
2.4.1 電漿簡介 25
2.4.2 大氣電漿工作原理 29
2.4.3 大氣電漿之優點及應用 31
第3章 實驗方法 33
3.1 實驗藥品與量測儀器 33
3.2 實驗流程 35
3.2.1 基板清潔 35
3.2.2 光電極 35
3.2.2.1 緻密層 35
3.2.2.2 網印二氧化鈦膜 36
3.2.2.3 爐管退火 37
3.2.3 染料吸附 37
3.2.4 對電極 37
3.2.4.1 鉑對電極 37
3.2.4.2 鉑-氧化鋅對電極 38
3.2.4.3 鉑-氧化錫對電極 38
3.2.5 常壓噴射電漿快速鍛燒 39
3.2.6 電池組裝 40
3.3 量測儀器介紹 41
3.3.1 掃描式電子顯微鏡 (Scanning electron microscope, SEM) 41
3.3.2 光放射光譜儀 (Optical emission spectrum, OES) 42
3.3.3 X光光電子能譜儀 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 43
3.3.4 太陽光模擬器 (Solar simulator) 44
3.3.5 電化學分析 44
3.3.5.1 電化學阻抗分析(Electrochemistry Impedance Spectroscopy, EIS) 44
3.3.5.2 Tafel極化曲線 47
第4章 實驗結果與討論 51
4.1 大氣電漿還原鉑-氧化鋅對電極染料敏化太陽能電池 51
4.1.1 大氣電漿之光放射光譜 51
4.1.2 鉑-氧化鋅對電極之表面形貌 54
4.1.3 鉑-氧化鋅對電極之表面化學分析 56
4.1.4 鉑-氧化鋅對電極之電化學分析 63
4.1.4.1 電化學阻抗分析 63
4.1.4.2 Tafel極化曲線分析 66
4.1.5 染料敏化太陽能電池特性參數分析 68
4.2 大氣電漿還原鉑-氧化錫對電極染料敏化太陽能電池 73
4.2.1 大氣電漿之光放射光譜 73
4.2.2 鉑-氧化錫對電極之表面形貌 76
4.2.3 鉑-氧化錫對電極之表面化學分析 78
4.2.4 鉑-氧化錫對電極之電化學分析 88
4.2.4.1 電化學阻抗分析 88
4.2.4.2 Tafel極化曲線分析 91
4.2.5 染料敏化太陽能電池特性參數分析 93
第5章 結論及未來展望 101
附錄I: 爐管鍛燒還原鉑-氧化錫對電極對電極染料敏化太陽能電池 103
I.I摘要 103
I.II實驗流程 103
I.III 實驗結果與討論 104
I.III.1 爐管鍛燒鉑-氧化錫對電極之表面形貌 104
I.III.2 爐管鍛燒鉑-氧化錫對電極之表面化學分析 106
I.III.3 爐管鍛燒鉑-氧化錫對電極之電化學分析 114
I.III.3.1 電化學阻抗分析 114
I.III.3.1 Tafel極化曲線分析 117
I.III.4 染料敏化太陽能電池特性參數分析 119
I.IV 結論 124
參考文獻 125
dc.language.isozh-TW
dc.subject氯化亞錫zh_TW
dc.subject大氣電漿zh_TW
dc.subject鉑鋅氧化物zh_TW
dc.subject鉑錫氧化物zh_TW
dc.subject染料敏化太陽能電池zh_TW
dc.subject對電極zh_TW
dc.subject氯鉑酸zh_TW
dc.subject醋酸鋅zh_TW
dc.subjecttin chlorideen
dc.subjectatmospheric pressure plasmaen
dc.subjectPt-ZnOxen
dc.subjectPt-SnOxen
dc.subjectdye-sensitized solar cellsen
dc.subjectcounter electrodeen
dc.subjectchloroplatinic aciden
dc.subjectzinc acetateen
dc.title氮氣大氣噴射電漿還原鉑-氧化鋅及鉑-氧化錫對電極染料敏化太陽能電池zh_TW
dc.titleNitrogen atmospheric-pressure plasma jet reduced Pt-ZnOx and Pt-SnOx counter-electrodes for dye-sensitized solar cellsen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear106-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳奕君,羅世強,陳志軒
dc.subject.keyword大氣電漿,鉑鋅氧化物,鉑錫氧化物,染料敏化太陽能電池,對電極,氯鉑酸,醋酸鋅,氯化亞錫,zh_TW
dc.subject.keywordatmospheric pressure plasma,Pt-ZnOx,Pt-SnOx,dye-sensitized solar cells,counter electrode,chloroplatinic acid,zinc acetate,tin chloride,en
dc.relation.page139
dc.identifier.doi10.6342/NTU201802000
dc.rights.note未授權
dc.date.accepted2018-07-27
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept應用力學研究所zh_TW
顯示於系所單位:應用力學研究所

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