一維奈米材料於染料敏化太陽能電池之應用
邁入二十一世紀的第八年後，有許多專家推估地球石化能源最多只能再供給世界各國約五十年所需，如今有越來越多的研究團隊專注投入於太陽能電池的開發，其中最主要的技術包含矽晶太陽能電池、薄膜太陽能電池、III-V太陽能電池與染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell, DSSC)，而後者由於經濟上的考量目前漸漸被國內外研究單位著重研究中。染料敏化太陽能電池亦為本研究室著重的研究主題。
染料敏化太陽能池是Gratzel cell在1991年於瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)與其研究團隊等人發表的一種全新領域的太陽能電池，也因此DSSC 也被稱為Gratzel cell。DSSC的構造和光伏特電池不同處在於其基板通常是玻璃，玻璃上有一層透明導電的氧化物(TCO, transparent conducting oxide)通常其成分為FTO或ITO；最新研究也有學者以透明導電且可彎曲(Flexible)的聚合薄膜取代TCO。M. Gratzel與其所領導的瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)研究團隊已成功利用SnO2、TiO2奈米級多孔膜作為DSSC的半導體電極，其中EPFL所設計主要特色為高效率(約12%)、低成本的染料敏化太陽能電池。最後以長有一層奈米尺寸的TiO2 的NWs (約100 ~500 nm)形成TiO2薄膜，再來此步驟亦是影響DSSC最重要的部份-參入特定染料(通常是N719或Black dye)。隨即進入組裝的階段，首先將鉑(Pt)鍍於TCO玻璃上以做為當內部電解反應的催化物(platinum catalyst) 。
接下來過程為在基板上長有一層奈米尺寸的TiO2的NWs (約100 ~500 nm)形成TiO2薄膜，再來此步驟亦是影響DSSC最重要的部份-參入特定染料(通常是N719或Black dye)。隨即進入組裝的階段，首先將鉑(Pt)鍍於TCO玻璃上以做為當內部電解反應的催化物(platinum catalyst) 。電極間注入含有碘與碘錯離子之電解質。DSSC的工作原理為：當染料被光激發後，將激發的電子注入TiO2導帶，而留下氧化的染料分子，電子在TiO2粒子間傳輸至電極，經過負載至另一電極，在此經由鉑的催化，參與I3-+2e-→3I-的反應過程，而I- 離子在電解液中傳輸至氧化的染料分子，產生3I-→I-+2e- 的反應提供額外的電子將氧化的染料分子復原，完成一個工作循環，其作用轉換原理
邁入二十一世紀的第八年後，有許多專家推估地球石化能源最多只能再供給世界各國約五十年所需，如今有越來越多的研究團隊專注投入於太陽能電池的開發，其中最主要的技術包含矽晶太陽能電池、薄膜太陽能電池、III-V太陽能電池與染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell, DSSC)，而後者由於經濟上的考量目前漸漸被國內外研究單位著重研究中。染料敏化太陽能電池亦為本研究室著重的研究主題。
染料敏化太陽能池是Gratzel cell在1991年於瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)與其研究團隊等人發表的一種全新領域的太陽能電池，也因此DSSC 也被稱為Gratzel cell。DSSC的構造和光伏特電池不同處在於其基板通常是玻璃，玻璃上有一層透明導電的氧化物(TCO, transparent conducting oxide)通常其成分為FTO或ITO；最新研究也有學者以透明導電且可彎曲(Flexible)的聚合薄膜取代TCO。M. Gratzel與其所領導的瑞士EPFL(Ecole Polytech Fed Lausanne)研究團隊已成功利用SnO2、TiO2奈米級多孔膜作為DSSC的半導體電極，其中EPFL所設計主要特色為高效率(約12%)、低成本的染料敏化太陽能電池。最後以長有一層奈米尺寸的TiO2 的NWs (約100 ~500 nm)形成TiO2薄膜，再來此步驟亦是影響DSSC最重要的部份-參入特定染料(通常是N719或Black dye)。隨即進入組裝的階段，首先將鉑(Pt)鍍於TCO玻璃上以做為當內部電解反應的催化物(platinum catalyst) 。
接下來過程為在基板上長有一層奈米尺寸的TiO2的NWs (約100 ~500 nm)形成TiO2薄膜，再來此步驟亦是影響DSSC最重要的部份-參入特定染料(通常是N719或Black dye)。隨即進入組裝的階段，首先將鉑(Pt)鍍於TCO玻璃上以做為當內部電解反應的催化物(platinum catalyst) 。電極間注入含有碘與碘錯離子之電解質。DSSC的工作原理為：當染料被光激發後，將激發的電子注入TiO2導帶，而留下氧化的染料分子，電子在TiO2粒子間傳輸至電極，經過負載至另一電極，在此經由鉑的催化，參與I3-+2e-→3I-的反應過程，而I- 離子在電解液中傳輸至氧化的染料分子，產生3I-→I-+2e- 的反應提供額外的電子將氧化的染料分子復原，完成一個工作循環，其作用轉換原理
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