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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 陳俊維 | |
dc.contributor.author | Chiu-Mou Li | en |
dc.contributor.author | 李秋茂 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-13T15:23:50Z | - |
dc.date.available | 2010-07-26 | |
dc.date.copyright | 2008-07-26 | |
dc.date.issued | 2008 | |
dc.date.submitted | 2008-07-21 | |
dc.identifier.citation | 【1】J.N. Coleman, R.C. Barklie”Percolation-dominated conductivity in a conjugated polymer carbon nanotube composite”The American Physical society (1998)VOLUME 58, NUMER 12
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dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/37302 | - |
dc.description.abstract | 中 文 摘 要
本研究主要為探討有機共軛高分子─無機半導體材料混摻構成之光伏元件的電性─導電度及其結構相關性質。 在本論文中首先探討接觸電阻與導電度的關係。再來是探討二氧化鈦奈米粒子混摻導電高分子P3HT的導電度,並分別在混摻不同二氧化鈦奈米粒子濃度、不同方向(平行與垂直基板方向)、與不同尺寸大小(nanorod與nanoparticle)的奈米粒子下導電度的變化。由實驗中可以發現,導電度會隨著混摻TiO2濃度的增加而昇高,這是因為隨著TiO2混摻濃度的昇高,逐漸形成較為連續的載子傳導路徑,所以導電度昇高。就不同尺寸大小的TiO2而言,在較低混摻濃度時,混摻TiO2 nanorod的導電度較高,這是因為在相同重點比例下,TiO2 nanorod的形狀較為狹長,因此較容易形成連續的載子通路,所以導電度較高。在混摻高濃度時,混摻TiO2 nanoparticle的導電度較高,這是因為在混摻高濃度時,因為TiO2 nanoparticle尺寸較小(5*10nm),所以可以形成較密集的似網狀載子通路,所以導電度較高。 再來是探討經由溶劑退火處理(Solvent vapor treatment)、熱退火處理(Thermal anneal)與電場(Electric Field treatment)等物理方法來進一步使混摻層內的分子有足夠的動力與時間進行重組,以形成更為有序的結構排列,進而提高TiO2/P3HT作用層的載子傳輸。 最後使用吸收光譜圖與XRD繞射圖來證實混摻系統結構的變化,進而找出最佳的處理條件來增加載子的傳導。 | zh_TW |
dc.description.abstract | Abstract
In this thesis, the charge transport and charge separation (photo response) of inorganic/organic hybrid conducting material were studied. P3HT and titania are frequently used as good electron donor and electron acceptor in inorganic/organic hybrid solar cell, because their good chemical stability, thermal stability and good charge transport properties. In this study, we use titania dioxide nanomaterial hybrid conducting polymer (poly-(3-hexylthiophene), P3HT) to discuss conductivity in different concentrations , different directions(horizontal direction and vertical direction) and different inorganic material sizes. With the increasing concentration of TiO2, TiO2 nanocrystals can form more conducting paths for charge transport. Also, the conductivity is enhanced with the increasing concentration of TiO2 . The charge transport in TiO2 nanorod is better than TiO2 nanoparticle at low concentration; however, the charge transport in TiO2 nanoparticle is better at high concentration. We also study the influence of the conductivity during different physical post treatment, such as solvent annealing treatment, thermal annealing treatment and electrical field treatment. After post treatment, such as solvent annealing, thermal annealing, and electric field treatment, the conductivity increases because P3HT will be ordered and the mean size of ordered structure will enlarge. Finally, we use XRD、absorption spectrum and TEM to prove the change of P3HT/TiO2 hybrid system structure and try to find out the optimized condition for charge transport. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T15:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-97-R95527061-1.pdf: 3398191 bytes, checksum: c51c9bcf318fdca7e223777239bd045b (MD5) Previous issue date: 2008 | en |
dc.description.tableofcontents | 目 錄
口試委員會審定書 i 誌 謝 ii 中 文 摘 要 iii Abstract iv 目 錄 v 圖目錄 vii 表目錄 xi 第一章 引言 1 1.1 前言 1 1.2 太陽能電池的簡介 2 1.2.1 無機太陽能電池發展簡介 2 1.2.2 有機太陽能電池發展簡介 4 1.3 載子傳導(Charge transport)機制簡介 7 1.3.1 載子傳導簡介 7 1.3.2 混摻系統(Hybrid system)載子傳導簡介 7 1.4 研究動機 14 第二章 聚三己基噻吩混摻二氧化鈦nanoparticle子之導電度作用層的製作 15 2.1 元件製備 15 2.1.1 底材的清洗與流程 15 2.1.2 導電高分子材料的選擇 16 2.1.3 無機半導體材料的選擇與鑑定 18 2.1.3 溶液配置 22 2.1.4 導電度作用層製備 22 2.1.5 電極蒸鍍 22 2.2 實驗方法 24 2.2.1 導電度之量測 24 2.2.2 光反應導電度之量測 25 第三章 TiO2尺寸對導電度的影響 26 3.1 膜厚對導電度的影響 26 3.2 二氧化鈦奈米粒子型態與濃度對導電度的影響 30 3.2.1 二氧化鈦奈米粒子濃度對導電度的影響 30 3.2.2 二氧化鈦奈米粒子型態對導電度的影響 33 3.3 結論 39 第四章 溶劑退火(Solvent vapor treatment)對導電度的影響 41 4.1 溶劑退火文獻探討 41 4.2 退火溶劑選擇 43 4.3 溶劑退火實驗 45 4.4 實驗結果與討論 46 4.4.1 實驗結果 46 4.5 結論 60 第五章 熱退火(Thermal Annealing)對導電度的影響 61 5.1 熱退火文獻探討 61 5.2 熱退火實驗 70 5.3 熱退火導電度的影響 71 5.3.1 熱退火處理對純P3HT的影響 71 5.3.2 熱退火對P3HT:TiO2作用層的影響 74 5.3 結論 84 第六章 電場(Electric field)對導電度的影響 85 前言 85 6.1 電場實驗 87 6.2 電場對導電度的影響 89 6.2.1 電場對純導電高分子P3HT導電度的影響 89 6.2.2 電場對TiO2:P3HT作用層導電度的影響 91 6.3 結論 97 第七章 光反應(Photo response)對導電度的影響 98 7.1 光反應的機制 98 7.2 光反應對無機半導體TiO2導電度的影響 100 7.3 光反應對導電高分子P3HT導電度的影響 102 7.4 光反應對TiO2混摻P3HT導電度的影響 104 7.4.1 光反應對TiO2混摻P3HT在平行(作用層)方向導電度的影響 104 7.4.2 光反應對TiO2混摻P3HT在垂直(作用層)方向導電度的影響 106 7.5 結論 108 第八章 結論與建議 109 8.1 實驗結論 109 8.2 建議 111 第九章 參考文獻列表 112 圖目錄 圖1.1 利用不同ligand(PYR, ACA, OA)進行表面改質示意圖【15】 5 圖1.2 利用表面改質後的TiO2混掺P3HT的I-Vcurve圖【15】 6 圖1.3 TiO2:P3HT使用不同溶劑的元件I-V圖【16】 6 圖1.4 高分子PMPV混摻奈米碳管的濃度-導電度變化圖【1】 9 圖1.5 導電高分子P3HT混摻MWNT的濃度-導電度變化圖【2】 10 圖1.6 導電高分子P3HT混摻MWNT的TEM圖【2】 11 圖1.7 無機半導體TiO2nanorod混摻高分子PMMA在垂直方向的導電度變化圖 12 圖1.8 無機半導體TiO2nanorod混摻高分子PMMA在平行方向的導電度變化圖 12 圖2.1 聚三-己基噻吩(P3HT)的結構式 16 圖2.2 用滴成膜(drop casting)方式製備的P3HT 2D GIXRD圖【3】 17 圖2.3 (a)純TiO2 nanorod的TEM圖 (b)純TiO2 nanoparticle的TEM圖 19 圖2.4 純 TiO2 nanorod的XRD繞射圖 20 圖2.5 純TiO2 nanoparticle的XRD繞射圖 20 圖2.6 純TiO2anatase的吸收光譜圖 21 圖2.7 導電度量測儀器(兩點探針(2-probe method)、電錶(Keithley 6487 Source Meter)) 24 圖2.8 光反應導電度量測儀器(兩點探針(2-probe method)、電錶(Keithley 6487 Source Meter)、鹵素燈(300W)) 25 圖3.1 導電度量測元件之等效電路示意圖 26 圖3.2 平行(作用層)方向導電度量測示意圖 27 圖3.3 垂直(作用層)方向導電度量測示意圖 27 圖3.4 導電高分子P3HT在平行(作用層)方向的導電度與膜厚關係圖 28 圖3.5 導電高分子P3HT垂直(作用層)方向的導電度與膜厚關係圖 29 圖3.6 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在平行(作用層)方向導電度對濃度關係圖 31 圖3.7 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在垂直(作用層)方向導電度對濃度關係圖 32 圖3.8 不同型態的TiO2(nanorod與nanoparticle)混摻導電高分子P3HT在平行(作用層)方向導電度變化圖 34 圖3.9 純導電高分子P3HT與TiO2混摻導電高分子P3HT的XRD繞射圖 35 圖3.10 低濃度TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT示意圖 35 圖3.11 低濃度TiO2 nanoparticle混摻導電高分子P3HT示意圖 35 圖3.12 高濃度TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT示意圖 36 圖3.13 高濃度TiO2 nanoparticle混摻導電高分子P3HT示意圖 36 圖3.14 不同型態的TiO2(nanoparticle與nanorod)混摻導電高分子P3HT在垂直(作用層)方向導電度變化圖 37 圖4.1 經不同時間溶劑退火後的吸收光譜圖【6】 41 圖4.2 經溶劑退火的導電高分子P3HT 2D GIXRD繞射圖【7】 42 圖4.3 溶劑退火實驗的示意圖 45 圖4.4 純導電高分子P3HT在平行(作用層)方向分別用Chloroform與THF作溶劑退火處理導電度變化圖 46 圖4.5 純導電高分子P3HT不退火與分別經THF與Chloroform作溶劑退火處理的XRD繞射圖 47 圖4.6 導電高分子P3HT的作用示意圖【41】 48 圖4.7 純導電高分子P3HT不退火與分別經THF與Chloroform作溶劑退火的吸收光譜圖 49 圖4.8 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT在平行方向分別用THF與Chloroform作溶劑退火處理導電度變化圖 50 圖4.9 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT的混摻作用層未退火與經過溶劑退火處理的XRD繞射圖 51 圖4.10 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT的混摻作用層未退火與經過溶劑退火處理的吸收光譜圖 52 圖4.11 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在平行方向分別用Chloroform與THF作溶劑退火處理的導電度變化圖 53 圖4.12 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT在平行方向分別用THF與Chloroform作溶劑退火處理導電度變化圖 54 圖4.13 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT的混摻作用層未退火與經過溶劑退火處理的吸收光譜圖 55 圖4.14 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT的混摻作用層未退火與經過溶劑退火處理的吸收光譜圖 56 圖4.15 純導電高分子P3HT在垂直方向分別使用Chloroform與THF作溶劑退火處理的導電度變化圖 56 圖4.16 TiO2 nanorod (50wt%)混摻導電高分子P3HT在垂直方向分別用THF與Chloroform作溶劑退火處理的導電度變化圖 57 圖4.17 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT在垂直方向分別用THF與Chloroform作溶劑退火處理的導電度變化圖 58 圖4.18 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在垂直方向分別用Chloroform與THF作溶劑退火處理的導電度變化圖 59 圖5.1 純導電高分子P3HT經熱退火後的XRD繞射圖【8】 61 圖5.2 在P3HT:PCBM系統中比較未經處理與經熱退火處理的I-V圖【9】 63 圖5.3 在P3HT:PCBM系統中退火溫度對效率變化圖【9】 64 圖5.4 在P3HT:PCBM系統中退火時間對效率變化圖【9】 64 圖5.5 P3HT:PCBM系統中比較退火時間變化的TEM圖【9】 65 圖5.6 P3HT:PCBM系統中退火前與退火後的XRD繞射圖【9】 66 圖5.7 P3HT:PCBM系統中前退火與後退火的效率差異圖【9】 66 圖5.8 P3HT:PCBM系統經熱退火後的吸收光譜圖【10】 67 圖5.9 導電高分子P3HT 的2D GIXRD圖【10】 68 圖5.10 純導電高分子P3HT混摻PCBM的AFM圖【10】 68 圖5.11 導電高分子P3HT混摻PCBM的TEM圖與示意圖【10】 69 圖5.12 純導電高分子P3HT在平行(作用層)方向的熱退火對導電度變化圖 71 圖5.13 純導電高分子P3HT在垂直(作用層)方向的熱退火對導電度變化圖 72 圖5.14 純導電高分子P3HT未經熱退火與經熱退火處理後的吸收光譜圖 73 圖5.15 純導電高分子P3HT未熱退火與經熱退火處理後的XRD繞射圖 74 圖5.16 TiO2 nanorod(50%)混摻導電高分子P3HT在平行方向熱退火處理對導電度變化圖 75 圖5.17 TiO2 nanoparticle(50%)混摻導電高分子P3HT在平行方向熱退火處理對導電度變化圖 76 圖5.18 TiO2(50wt%)混摻導電高分子P3HT在平行方向經熱退火處理後的導電度變化圖 77 圖5.19 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT在垂直方向熱退火處理對導電度變化圖 78 圖5.20 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT在垂直方向熱退火處理對導電度變化圖 79 圖5.21 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT作熱退火處理後的吸收光譜圖 80 圖5.22 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT作熱退火處理後的吸收光譜圖 81 圖5.23 TiO2 nanorod(50wt%)混摻導電高分子P3HT作熱退火處理後的XRD繞射圖 82 圖5.24 TiO2 nanoparticle(50wt%)混摻導電高分子P3HT作熱退火處理後的XRD繞射圖 83 圖6.2 電場示意圖 88 圖6.3 純導電高分子P3HT經電場處理後與單純經熱退火後的XRD繞射圖 90 圖6.4 純導電高分子P3HT經電場處理與單純熱退火處理後的吸收光譜圖 91 圖6.5 無機半導體TiO2 nanorod混摻有機導電高分子P3HT經熱退火與電場處理的導電度變化圖 92 圖6.6 無機半導體TiO2 nanorod混摻有機導電高高分子P3HT經熱退火處理與電場處理後的XRD繞射圖 93 圖6.7 無機半導體TiO2 nanorod混摻有機導電高分子P3HT經熱退火處理與電場處理後的吸收光譜圖 93 圖6.8 無機半導體TiO2 nanoparticle混摻有機導電高分子P3HT經熱退火處理與電場處理後的導電度變化圖 94 圖6.9 無機半導體TiO2 nanoparticle混摻有機導電高分子P3HT經熱退火處理與電場處理後的XRD繞射圖 95 圖6.10 無機半導體TiO2 nanoparticle混摻有機高分子P3HT經熱退火處理與電場處理後的吸收光譜圖 96 圖7.1 TiO2 nanorod在垂直方向上的光反應I-V curve圖 100 圖7.2 TiO2 nanorod在垂直方向上的光反應I-V curve圖 101 圖7.3 純導電高分子P3HT在平行方向經物理方式處理後的導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 102 圖7.4 純導電高分子P3HT在垂直方向經物理方式處理後的導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 103 圖7.5 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在平行方向經物理方式處理後的光反應導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 104 圖7.6 TiO2 nanoparticle混摻導電高分子P3HT在平行方向經物理方式處理後的光反應導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 105 圖7.7 TiO2 nanorod混摻導電高分子P3HT在垂直方向經物理方式處理後的導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 106 圖7.8 TiO2 nanoparticle混摻導電高分子P3HT在垂直方向經物理方式處理後的導電度變化圖(空心為Dark condition 實心為Photo response) 107 表目錄 表1.1 太陽能電池的發展過程圖 4 表2.1 本實驗所使用的導電高分子P3HT規格 18 表2.2 純TiO2 anatase的JCPDS表 21 表3.1 配置混摻溶液表 30 表4.1 五種常見的油性有機溶劑與其物理性質 43 表5.1 熱退火後的導電高分子P3HT性質改變圖【8】 62 表6.1 純P3HT的導電度變化 89 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 利用退火以及外加電場提升有機-無機混掺奈米材料之電荷傳導研究 | zh_TW |
dc.title | Study on charge transport properties of organic/inorganic nanomaterial by using annealing an electric field treatment | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 96-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 林唯芳,陳學禮,朱明文,吳季珍 | |
dc.subject.keyword | 二氧化鈦,導電高分子,混摻系統,載子傳導,後處理, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Charge transport,TiO2,P3HT,Hybrid system,Post treatment, | en |
dc.relation.page | 115 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2008-07-22 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 材料科學與工程學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 材料科學與工程學系 |
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