染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 Manufacture of dye-sensitized nano solar cells (DSSCs) and their efficiency measurements Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Enginee

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1 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 Manufacture of dye-sensitized nano solar cells (DSSCs) and their efficiency measurements Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National Taipei University of Technology ( 國立台北科技大學機械系 ) CCT 實驗室 Homepage: chchting@ntut.edu.tw Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 1 / 56 (DSS Ho

2 報告大綱 1 研究動機 2 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 3 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設奈米光電板製作天然染料吸收光譜量測 I-V 曲線量測 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 4 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析天然染料吸收光譜分析天然染料之光電轉換效率分析單頻光之光電轉換效率分析溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 5 染料敏化奈米太陽能電池之應用 6 結論 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 2 / 56 (DSS Ho

3 研究動機 研究動機 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 3 / 56 (DSS Ho

4 研究動機 人類未來 50 年將遭遇的 10 大問題 1 能源 (ENERGY) 2 水 (WATER) 3 食物 (FOOD) 4 環境 (ENVIRONMENT) 5 貧窮 (POVERTY) 6 恐怖活動及戰爭 (TERRORISM & WAR) 7 疾病 (DISEASE) 8 教育 (EDUCATION) 9 民主 (DEMOCRACY) 10 污染 (POPULATION) 資料來源 : Richard Smalley Energy & Nanotechnology Conference Rice University, Houston May 3, Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 4 / 56 (DSS Ho

5 研究動機 傳統能源使用年限 傳統能源石油天然氣煤鈾 使用年限 43 年 62 年 231 年 72 年 可開採量 億桶 144 兆立方米 兆噸 436 萬噸 資料來源 :Solarwirtschaft. De, Gintech, IEK(2006). Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 5 / 56 (DSS Ho

6 研究動機 傳統太陽能電池與 DSSCs 之比較 優點 缺點 傳統太陽能電池 效率高 ( 單晶 :24%) 加工過程複雜性大 壽命長 ( 可達 20 年以上 ) 製作過程能耗大 製程已趨成熟 成本高原料取得不易顏色與型態是限定的回收困難 染料敏化太陽能電池 成本低 效率低 製程簡易 壽命較短 製作過程能耗小原料取得容易可製成各種顏色與型態回收容易 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 6 / 56 (DSS Ho

7 研究動機 Solar Cell Module 資料來源 : 工業技術研究院太陽光電科技中心 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 7 / 56 (DSS Ho

8 研究動機 染料敏化奈米太陽能電池的發展過程 年 Gerischer:TiO 2 塗佈染料, 光電效率低於 1% 年 Grätzel: 染料敏化 TiO 2 奈米薄膜太陽能電池光電效率達 % 年 Grätzel: 光電效率達 10%(N719 染料 ) 年 Grätzel: 低成本碳粉之反電極, 短路電流 11.3mA/cm 2, 開路電壓 0.825V, 光電效率 6.6% 年 Grätzel: 全固態染料敏化太陽能電池, 光電效率僅 0.74% 年 Pichot: 可撓式敏化太陽能電池, 短路電流 2.05mA/cm 2, 開路電壓 0.647V, 光電效率 1.22% 年 Yanagida: 膠態電解質之敏化太陽能電池, 光電效率 5.0% Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 8 / 56 (DSS Ho

9 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 cells 9 / 56 (DSS Ho

10 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化奈米太陽能電池的組成結構 染料敏化奈米太陽能電池主要由五個部分組成, 包含了透明導電層 ITO 玻璃 半導體電極 染料 電解液 反電極 染料敏化奈米太陽能電池之結構示意圖 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 10 cells / 56 (DSS Ho

11 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化奈米太陽能電池的光電轉換原理 染料敏化奈米太陽能電池之工作機制示意圖 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 11 cells / 56 (DSS Ho

12 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化太陽能電池之光電轉換效率 光電轉換效率好壞是評估光電池優劣的一般標準, 太陽能電池效率的評估是以光電子轉換效率 (Energy Conversion Efficiency) 為準, 即為太陽輻射光能量與電池端子上輸出能量比值 光電轉換效率 η 定義為 : η = Output Electric Power Input Solar Energy 100% (1) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 12 cells / 56 (DSS Ho

13 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化太陽能電池之工作原理 染料分子吸收光子能量後將特定電子將從基態提升至激發態, 此時電子處於不穩定狀態, 如染料激發態能階高於半導體電極導帶能階時, 電子便傳導到半導體導帶, 藉由半導體電極傳導至外接電路 染料敏化奈米太陽能電池之染料的敏化作用電子傳遞示意圖 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 13 cells / 56 (DSS Ho

14 染料敏化奈米太陽能電池之工作原理 染料敏化太陽能電池之工作原理 染料敏化光電池於吸收光子能量後, 內部電子傳遞的五個路徑 : 1 染料 (D) 受到光激發由基態到激發態 (D ): D + hν D (2) 2 激發態染料分子將電子注入到半導體導帶 (CB) 中 : D D + + e (CB) (3) 3 電解質 I 離子還原氧化態染料 D +, 使染料回復基態 : 3I + 2D + I3 + 2D (4) 4 半導體導帶中的電子與氧化態染料間的結合 : D + + e D (5) 5 半導體導帶中的電子與電解質 I3 離子間的還原 : I3 + 2e 3I (6) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 14 cells / 56 (DSS Ho

15 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 15 cells / 56 (DSS Ho

16 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 1 奈米光電板製作 2 天然染料吸收光譜量測 3 I-V 曲線量測 4 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 5 溫度對 DSSCs 影響量測 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 16 cells / 56 (DSS Ho

17 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 奈米光電板製作 奈米光電板製作 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 17 cells / 56 (DSS Ho

18 奈米光電板製作 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 奈米光電板製作 本製程主要分成清洗導電玻璃 二氧化鈦凝膠製備與塗佈 反電極製備 染料萃取 電解液調配與封裝 組成元件 透明 ITO 玻璃 Table: DSSC 組成元件規格表 規格 0.7mm 厚, 表面阻抗 10Ω, 正太科技 半導體電極 TiO 2 奈米粉末 ( P25, Degussa ) 1g 去離子水 4ml 與 TritonX g, 燒結溫度 450 C, 時間 30 分鐘 染料天然染料與 Alizarin Yellow 0.25mM 電解液 I M 加 KI 0.5M, 並以 Propylene Carbonate 作為溶劑均勻混合而成 反電極 Seedchem φ22nm 0.8g TiO 2 奈米粉末 (P25, Degussa)0.2g 去離子水 4ml 與 ELASOL AS 0.1g, 燒結溫度 450 C, 時間 60 分鐘 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 18 cells / 56 (DSS Ho

19 奈米光電板製作 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 奈米光電板製作 光電極與反電極塗佈 TiO 2 凝膠塗佈步驟示意圖 碳黑凝膠塗佈步驟示意圖 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 19 cells / 56 (DSS Ho

20 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 奈米光電板製作 奈米光電板製作 染料萃取 1 葡萄 2 地瓜葉 3 木耳 4 洋蔥 5 紅蘿蔔 6 茄子 7 紫色高麗菜 8 辣椒 染料萃取過程示意圖 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 20 cells / 56 (DSS Ho

21 奈米光電板製作 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 奈米光電板製作 DSSC 封裝 封裝過程步驟示意圖 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 21 cells / 56 (DSS Ho

22 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 天然染料吸收光譜量測 天然染料吸收光譜量測 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 22 cells / 56 (DSS Ho

23 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 天然染料吸收光譜量測 天然染料吸收光譜量測 吸收光譜量測儀器架設示意圖 吸收光譜量測儀器架設相片 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 23 cells / 56 (DSS Ho

24 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 I-V 曲線量測 I-V 曲線量測 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 24 cells / 56 (DSS Ho

25 I-V 曲線量測 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 I-V 曲線量測 I-V 曲線量測之模擬燈源相片 OSRAM 150W 複金屬燈光譜與太陽光譜比較 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 25 cells / 56 (DSS Ho

26 I-V 曲線量測 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 I-V 曲線量測 太陽能電池 I-V 曲線量測架設示意圖 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 26 cells / 56 (DSS Ho

27 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 27 cells / 56 (DSS Ho

28 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 DSSCs 之單頻光吸收光譜量測裝置示意圖 DSSCs 之單頻光吸收光譜量測裝置相片 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 28 cells / 56 (DSS Ho

29 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 DSSCs 之單頻光吸收光譜分析 OSRAM 150W 複金屬燈及經由個別通帶濾光片之光譜 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 29 cells / 56 (DSS Ho

30 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 30 cells / 56 (DSS Ho

31 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 本製程主要分成防水裝置與控溫裝置 防水裝置 DSSC 防水裝置架設示意圖 封裝於防水盒內之 DSSC 的相片 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 31 cells / 56 (DSS Ho

32 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 控溫裝置 T D = T A + T B 2 (7) DSSC 量測溫度示意圖 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 32 cells / 56 (DSS Ho

33 CCT 實驗室自製 DSSCs 之實驗架設 溫度對 DSSC 之影響量測裝置 溫度對 DSSCs 之影響量測裝置 搭配恆溫水槽控溫的太陽能電池之 I-V 曲線量測裝置架設示意圖 搭配恆溫水槽控溫的太陽能電池之 I-V 曲線量測裝置架設實景圖 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 33 cells / 56 (DSS Ho

34 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 34 cells / 56 (DSS Ho

35 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 1 天然染料吸收光譜分析 2 天然染料之光電轉換效率分析 3 單頻光之光電轉換效率分析 4 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 35 cells / 56 (DSS Ho

36 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 天然染料吸收光譜分析 天然染料吸收光譜分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 36 cells / 56 (DSS Ho

37 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 天然染料吸收光譜分析 天然染料吸收光譜分析 不同天然染料之吸收光譜分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 37 cells / 56 (DSS Ho

38 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 天然染料之光電轉換效率分析 天然染料之光電轉換效率分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 38 cells / 56 (DSS Ho

39 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 天然染料之光電轉換效率分析 天然染料之光電轉換效率分析 不同天然染料之 DSSC 的 I-V 曲線比較 不同天然染料之 DSSC 的電壓 - 功率曲線比較 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 39 cells / 56 (DSS Ho

40 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 單頻光之光電轉換效率分析 單頻光之光電轉換效率分析 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 40 cells / 56 (DSS Ho

41 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 單頻光之光電轉換效率分析 單頻光之光電轉換效率分析 波長對不同天然染料的 DSSC 光電轉換特性比較 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 41 cells / 56 (DSS Ho

42 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 單頻光之光電轉換效率分析 單頻光之光電轉換效率分析 TiO 2 及其 DSSC 與吸收光譜效率示意 紫色高麗菜染料及其 DSSC 與吸收光譜效率示意 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 42 cells / 56 (DSS Ho

43 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 單頻光之光電轉換效率分析 單頻光之光電轉換效率分析 地瓜葉染料及其 DSSC 與吸收光譜效率示意 洋蔥染料及其 DSSC 與吸收光譜效率示意 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 43 cells / 56 (DSS Ho

44 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 44 cells / 56 (DSS Ho

45 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度變化對 DSSC 的 I-V 曲線分佈 溫度變化對單晶矽太陽能電池的 I-V 曲線分佈 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 45 cells / 56 (DSS Ho

46 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度變化對 DSSC 的電壓 - 功率分佈 溫度變化對單晶矽太陽能電池的電壓 - 功率分佈 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 46 cells / 56 (DSS Ho

47 CCT 實驗室自製 DSSCs 之各項分析 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度對 DSSC 與單晶矽太陽能電池光電轉換效率比較 溫度變化對 DSSC 的最大輸出功率之影響曲線 溫度變化對單晶矽太陽能電池的最大輸出功率之影響曲線 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 47 cells / 56 (DSS Ho

48 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽能電池之應用 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 48 cells / 56 (DSS Ho

49 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽電池研發現況 製造廠商 模組概要 開發階段 現況 澳大利亞 2000 年 17cm 10cm 24 個組成 87cm 54cm 的模組販售 市售品 營業 (STI/Dyesol) 2002 年 10 月在 Csiro Energy Center 200m 2 的系統展示目前販售 Tile 型與 Panel 型 12V 與 24V 型 瑞士 Demo Panel 10cm 10cm(η=4%), Demo Panel 銷售 營業 (Solaronix) 一個 Unit 有 Cell 一個與三個兩款 荷蘭 (ENC) 以 10cm 10cm( 有效面積 68m 2 ;η=4.5%), 試作品 開發 確認具 12,000 小時安定性測試 德國 (SCHOTT Solar) 在 Grätzel 演講會介紹 試作品 - 德國 (INAP) 1999 年發表 112cm 2 電池 η=7% 試作品 - 美國 (Konarka) Roll to Roll 法薄膜型, 詳細不明 試作品 - 台灣 (ITRI) 以 10cm 10cm 電池,η=5% 試作品 開發 韓國 (ETRI) 以 5cm 6cm 電池 η=4.8% 試作品 開發 中國 ( 電漿物理研究所 ) 以 15cm 20cm 模組 η=6% 試作品 開發 資料來源 : 色素增感型太陽電池專利技術動向調查報告書,Arakawa 教授,2006 年 4 月 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 49 cells / 56 (DSS Ho

50 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽能電池之應用 單色可透視的太陽能發電板 (see-through applications): 做為窗戶及汽車天窗 (windows and sunroofs) 資料來源 :Tokyo motor show, 2005 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 50 cells / 56 (DSS Ho

51 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽能電池之應用 資料來源 : html Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 51 cells / 56 (DSS Ho

52 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽能電池之應用 可撓性太陽電池元件 : 具備輕 薄及可撓性等特性 資料來源 :G24 Innovations, Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 52 cells / 56 (DSS Ho

53 染料敏化奈米太陽能電池之應用 染料敏化奈米太陽能電池之應用 可攜式電力系統 (portable electricity systems):mimic power plants, 即是結合衣服與可撓式的太陽能電池, 使得衣服可以發電, 做成隨身發電廠, 做為可攜式元件的電力來源 資料來源 : pcl/special/frame1.htm hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 53 cells / 56 (DSS Ho

54 結論 結論 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 54 cells / 56 (DSS Ho

55 結論 結論 太陽能電池開發的兩大方向為高效率與低價位, 以高效率而言, 目前開發較具商業化價值的太陽能電池為單晶矽太陽能電池, 已超過商業化表準的 18% 電轉換效率, 目前單晶矽太陽能電池的光電轉換效率已達約 24%, 但因其生產技術門檻太高而造成價錢較高, 不容易普遍化 1971 年 R. Memminy 等人開發出利用染料敏化的方式來擴展太陽能電池的吸收光譜, 以提升太陽能電池本身的光電轉換效率,1985 年 M. Grätzel 使用高比表面積的半導體電極進行研究, 有效地提高其光電轉換效率 目前 DSSC 的光電轉換效率已達約 10%,DSSC 為新的製作技術所生產的太陽能電池, 與單晶矽太陽能電池比較, 除了光電效應的原理相同外, 其組成結構完全不同, 雖然目前 DSSC 尚未到達商業化的光電轉換效率標準, 但由於 DSSC 的製作技術十分簡單, 在低價位的考量上,DSSC 的發展十分令人期待 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 55 cells / 56 (DSS Ho

56 結論 謝謝您的專心聆聽!! Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, 染料敏化奈米太陽能電池研製與效率量測 National Taipei University of Technology Manufacture ( 國立台北科技大學機械系 of dye-sensitized nano ) CCT solar實驗室 56 cells / 56 (DSS Ho

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