掺杂硼酸之混相二氧化钛奈米颗粒特性与染料敏化太阳能电池之应用

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作者林哲恺
来源中原大学工学院机械工程研究所
出版年2014
摘要
本文中利用在混相的二氧化钛奈米颗粒当中掺杂不同重量百分比的硼酸,并从中探讨其表面结构、缺陷状态、光激发萤光的特性以及光电转换效率的表现。从X光绕射的测量结果观察掺杂硼酸後的二氧化钛奈米颗粒的晶格尺寸以及混相中的金红石相比例在不同浓度硼酸掺杂之後的变化。在二氧化钛薄膜分析量测,利用紫外光/可见光进行分析出二氧化钛掺杂硼酸後的能带间隙会缩减,而且会因此延展可见光的吸收范围,未掺杂硼酸的二氧化钛则呈现出会吸收大量的紫外光的结果。掺杂硼酸後,硼离子会削减Ti4+的数量,造成氧缺陷的产生,进而影响电子在染料敏化太阳能电池中的传导性,多余的电子源自於二氧化钛的氧缺,此现象影响了能带中的导带会往价带靠近并驱使光电子从金红石相的导带走向能量较低的锐钛矿相束缚区域,接着分散电荷而产生更多光电流及短路电流。电化学阻抗找出掺杂硼酸的二氧化钛工作电极与电解液之间的RK值较小,即两者之间的电子重组能力较强会影响到电子传导,但是其电子生命周期以及电子数目都是较高,分别为19.7ms以及2.1´1018 cm-3。

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