明 道 學 術 論 壇 (1):-(2010) 多 功 能 高 穿 透 率 薄 膜 設 計 及 製 作 劉 厥 揚, 朱 家 和, 連 水 養 * 明 道 大 學 太 陽 光 電 研 究 中 心 (*: 通 訊 作 者 ) 摘 要 本 研 究 的 目 的 在 於 製 備 超 親 水 自 潔 而 且 具 備 高 穿 透 性 質 的 薄 膜 利 用 旋 轉 塗 佈 法 在 玻 璃 基 板 上 沉 積 具 不 同 功 能 性 的 TiO2-SiO2 混 成 膜, 並 透 過 不 同 的 轉 速 使 薄 膜 具 有 不 同 的 穿 透 率 及 厚 度, 而 且 可 保 持 高 的 平 均 穿 透 度 並 具 有 好 的 親 水 性 及 紫 外 光 催 化 自 潔 效 果 藉 由 光 學 薄 膜 商 用 軟 體 的 模 擬 設 計 與 分 析, 得 知 當 TiO2-SiO2 薄 膜 的 厚 度 約 為 10 nm 時, 平 均 穿 透 度 較 玻 璃 為 高 此 外, 由 橢 圓 儀 的 測 定 數 據 得 知, 當 鍍 上 此 薄 膜 時 折 射 率 約 為 1. 且 平 均 穿 透 率 較 玻 璃 高, 與 模 擬 的 結 果 符 合 本 研 究 也 將 此 薄 膜 應 用 於 太 陽 電 池 上 結 果 顯 示, 鍍 上 此 薄 膜 後, 太 陽 電 池 的 效 能 可 提 高 約 2.% 關 鍵 詞 :TiO 2 -SiO 2, 超 親 水 性, 自 潔, 太 陽 電 池, 薄 膜 77
明道學術論壇 (1) - (2010) 多功能高穿透率薄膜設計及製作 出透明的超親水自潔薄膜 另外 本研 早期因為光學儀器及相機鏡頭需大 究也將此高穿透率的薄膜應用於太陽電 Spin rate () 00 0 2 00 000 00 池上 期望提升太陽電池的轉化效率 Refractive index ( 0 nm) Tvisible (%) ( 00-00nm) 0. Thickness (nm) 112 2 0 122. mm 量使用透鏡 而每層之玻璃透鏡約會產 生 %的反射光 即一片玻璃透鏡包含兩 表 -1 不同轉速之LR-20 薄膜穿透率分析 二 研究方法 個面會產生約 %的反射光 此反射光在 鏡片中來回會降低清晰度 造成影像模 我們將SiO2溶液混入不同濃度的 糊 而近幾年來 隨著平面顯示器以多 Ti O 2 製 備 不 同 折 射 率 且 具 不 同 功 能 的 100 元型態進入日常生活 對其品質的要求 SiO2-TiO2混成膜 分別標記為LR-20 95 及ΣX-0 當製備完成時以旋轉式塗佈 Display PDP Plasma Display Panel (spin coated) [, ]於綠玻璃上 搭配不 和DLP Digital Light Processing 等顯示 同轉速製備高穿透率的薄膜 轉速由 00 器因面板面積朝大尺寸成長之趨勢 更 到 00 下旋轉 0秒 塗佈完成 更是日益提高 舉凡LCD Liquid Crystal 92 一 前言 800 1500 2800 4000 5500 90 85 80 800 1500 2800 4000 5500 90 88 75 86 400 70 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 500 600 700 易凸顯出反射光對於眼睛的視覺干擾 之試片放入 0 C烘箱中烘烤 再放入 有鑑於此 相關產業紛紛針對可提升視 200 C高溫爐中退火 0分後再進行後續 覺效果的光學膜做改善 希冀能達到抗 分析檢測 實驗分析紫外線光譜分析儀 反射效果及提高光穿透率 增加視覺上 (UV-Vis)分析此薄膜的穿透率 全光譜 的舒適度 再加上環保意識日漸升高 橢圓儀(Ellipsometer)量測此薄膜的折射 如何結合奈米光觸媒二氧化鈦的光催化 率及厚度 並以太陽光模擬器(Solar Cell 特性 使薄膜同時具有自潔及抗反射的 Simulator)量測太陽電池的效率 時才平緩 此薄膜的平均穿透率大約為 光波段有吸收之特性 因此在近紅外光 ќѧǵ ॺך ᇙഢόӕጢࠆ ޑ ȈX-05 ᖓጢǴԜᖓጢϐ LR-206 ᖓጢ 2% 較玻璃的 0. %穿透率高約2% 波段的範圍內穿透率會急速下降 造成 ኬԖӃफ़ࡕϲ ޑ ᖿ Ǵ ځ ѳ ॶऊ 80.4% ගϲऊ 另外 我們製備不同膜厚的ΣX-0 81.3%Ǵ ዟ 平均穿透率較低之原因;另外 塗佈上溶 2] 提出利用聚電解質依序吸附上一層的 三 結果與討論 薄膜 此薄膜之穿透特性跟LR-20 薄膜 液之玻璃可見光波段穿透率約為 %亦較 1%ǶќѦǴόፕ LR-206 ȈX-05 ϐྋనӧё ـ Ӏ (ࢤݢ 400-700 nm)ጄൎϣǵ SiO2及TiO2奈米粒子 並透過組裝條件 3-1穿透測試 ph值 濃度 奈米粒子的大小 的控 我們由橢圓儀量測此兩種薄膜的折 制 製備出具自潔及抗反射性質的多功 射率並將其整理如表 -1及 -2所示 由結 一樣有先降後升的趨勢 其穿透率平均 未塗佈前之 %略有提升 因此塗佈此溶 ѳ ऊ 89%ǴКӄ ޑࢤݢ ගϲऊ 7-8%ǴӢ Ԝᅿྋన߈आѦӀ ݢ 值約為 % 較玻璃 0. %穿透率提升 液確實具有使穿透率上升之功用 對於 ࢤԖ ԏϐ ǴӢԜӧ߈आѦӀ ޑࢤݢ ጄൎϣ ೲΠफ़Ǵ ԋѳ 約1% 另外 不論是LR-20 或是ΣX-0 穿透率的測試而言 LR-20 薄膜鍍著於 能表面 隔年 Zhang et al.隨即提出以 果得知 LR-20 及ΣX-0 薄膜之折射率 之溶液在可見光波段( 00-00 nm)範圍 玻璃上可得到較高的穿透率 եϐচӣ<ќѧǵ༡թ ྋనϐ ዟё ـ Ӏ ࢤݢ ऊ 89%ҭ ༡թ 多層的TiO2奈米薄片 nanosheet 取代 約為及 推測此種溶液之成份應 內 平均穿透率約為 % 比全波段的穿 ϐ 88% ԖගϲǴӢԜ༡թԜྋనዴჴ ڀ Ԗ ϲϐфҕƕჹ ܭ TiO2奈米粒子 以爭取更多的量加強自 該為SiO2-TiO2混合膜 相較於綠玻璃的 潔效果 本研究的目的亦在製備同時具 0. %穿透率 不同轉速下製備的LR-20 表 -2 不同轉速之ΣX-0 薄膜穿透率分析 ޑ ၂Զ ق ǴLR-206 ᖓጢᗓ ܭ ዟ ёள ډ ଯ ޑ Ƕ Spin rate () 00 0 2 00 000 性質不能再是紙上談兵 Zhang et al. [1, 有超親水自潔及抗反射性質的奈米粒子 及ΣX-0 薄膜 我們可以發現此兩種薄 薄膜 以旋轉塗怖的方式在玻璃基板上 膜的穿透率均會隨著波長而降低 當波 製備出高穿透率的薄膜 並藉由調整轉 長為1000 nm可得到最低的穿透率 然 速 時間等條件以控制薄膜厚度 製備 而 當波長持續提高時 穿透率又隨著 78 圖 -1 不同轉速之LR-20 薄膜穿透率光譜(a)全波段範圍( 00-2000 nm); (b)可見光波段 კ 3-1 όӕᙯೲϐ LR-206 ᖓጢ Ӏ (a)ӄ ࢤݢ ጄൎ(400-2000 nm); (b)ё ـ Ӏ ࢤݢ ( 00-00 nm) (400-700 nm) 波長的上升而上升 當波長約0 nm 透率提升約 - % 因為此種溶液近紅外 Refractive index ( 0 nm) ᖓጢ ϩ ߄ 3-2 όӕᙯೲϐ ȈX-05 Tfull % Spin rate( 00-2000 () nm)800 1500 0. 2800 1.0 4000 Refractive T % index ( 00-00 nm) 1.81 1.81 1.81.2 1.81 (550Thickness nm) (nm) Tfull % 80.5 81.0 8 81.6 79 (400-2000 nm) 00 5500 0. 1.81 12 1.54 1.2. mm 81.5 80.4 T % (400-700 nm) 89.3 89.2 89.3 89.4 89.2 88.4 Thickness (nm) 150 130 125 135 170 4.5 mm
明道學術論壇 (1) - (2010) 多功能高穿透率薄膜設計及製作 800 1500 2800 4000 5500 90 80 70 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 90.0 100 800 1500 2800 4000 5500 89.5 89.0 SiO2之折射率約為 玻璃的折射 多層介質內時 光衰減的量亦會隨之提 約為 因SiO2的折射率小於玻璃的折 升 進而造成穿透率的下降 因此 由 射率 光折射的量較少 因此可得到較 結果可得知 SiO2單層膜會具有最高的 高的穿透率 但TiO2的折射率均高於玻 穿透特性 璃 光折射的量較大 因此穿透率會較 88.5 88.0 400 500 600 700 玻璃低 對於雙層膜而言 不論是SiO2/ 3-3溫差測試 TiO2/或TiO2/SiO2/ 之穿透率均 LR-20 及ΣX-0 的薄膜 以不同 會小於純玻璃的穿透率 對於四層膜而 轉速下製備之薄膜溫差測試結果如圖 圖 -2 不同轉速之ΣX-0 薄膜穿透率光譜(a)全波段範圍( 00-2000 nm); (b)可見光波段 言 穿透率也會較純玻璃為低 四層膜 - 所示 由圖中可觀察到以不同轉速 ( 00-00 nm) 的情況與兩層膜相似 SiO2/TiO2/SiO2/ ( 00-00 )製備LR-20 薄膜時 溫差 TiO2/ TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/ 範圍約為- C 當轉速為 00 之穿透率分別為 2. % 及 0.0% 我們 時 溫差最高可達到 C 而未鍍著 კ 3-2 όӕᙯೲϐ ȈX-05 ᖓጢ Ӏ (a)ӄ ࢤݢ ጄൎ(400-2000 nm); (b)ё ـ Ӏ ࢤݢ (400-700 nm) 3-2模擬測試 透率測試 此處SiO2, TiO2及SiO2-TiO2 發現當膜層疊越多層 穿透率會隨之降 溶液之綠玻璃溫差約為1.1 C 由此可 對於光學薄膜而言 當膜厚符合以 混成膜之折射率分別設定為及 2. 低 我們可由Snell s law (n1sinθ1 = 知鍍上薄膜後確實具有隔熱的效果 另 3-2 ኳᔕ ၂ 下公式時會發生建設性干涉現象 使得 帶入上述公式可得到SiO2及TiO2之厚度 ჹ ܭ ӀᏢᖓጢԶ ق Ǵ ጢࠆ ӝаπϧԅਔ วғࡌ υ ຝǴ ளᖓ 薄膜會具有最小的反射率(Reflection) 亦 分別為100 nm 及 0 nm 由表 - 可知 n2sinθ2)來解釋此現象 光入射的角度 外 以不同轉速製備SIT Chem.之薄膜 ೲᇙഢ SIT Chem.ϐᖓጢਔǴ ځ ৡጄൎऊ -2.3 CǴ ᙯೲ 4000 ਔǴ Θ會隨著折射率的提升而會越來越小 時 其溫差範圍約為-2. C 當轉 即穿透率為最大值 光穿透過純玻璃層時穿透率為 2.1% ጢ ڀ Ԗനλ ޑ ϸ (Reflection)Ǵҭջ നεॶǶ λ = n d (1) 當SiO2鍍著於玻璃上時 穿透率約為 Ȝ=4nd (1) 其中λ為波長 ( 0 nm) n為材料的 % 比玻璃高約% 但當TiO2層鍍 ځ ύ Ȝ ( ߏݢ 550 nm)ǵn שޑ Ǵd ࡋࠆޑ Ƕ߄ 3-3 ኳᔕ 折射率 d為材料的厚度 表 - 為模擬單 著於玻璃上時 穿透率約為% 比純 其餘的光不是被反射就是被吸收掉 剩 速為 000 3-4Ƕ 時 溫差最高可達到2. ৡനଯё ډ 2.3 CǴ٠ஒԜ ӵ߄ ϩձ nm Ϸ 60 nmƕҗ߄ 3-3 ё ޕ ǴӀ ၸપ ዟቫਔ 92.1%Ǵ 表 - 100 單層與多層抗反射膜之模擬分析表 Sample SiO 2 ᗓ ܭ ዟ ਔǴ ऊ 93.8%ǴК ዟଯऊ 1.7%Ƕ TiO2 ቫᗓ 2.1 ܭ ዟ ਔǴ ऊ 65.7%ǴКપ ዟቫ ޑ եƕ SiO2/ TiO2/ SiO2/TiO2/ TiO2/SiO2/ 0. SiO2/TiO2/SiO2/TiO2/ 2. TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/ 0.0 (nsio2: ; ntio2: 2. ; nsio2-tio2:, n: ) 800 1500 00 0 Temp. LR-206 1.3 1.3 LR-20 Temp. Diff. ȈX-05 2.1 2.2 Diff.( C) ( C) 1.1 1.1 ΣX-0 2.1 2.2 ZX-05 Temp. Difference (degree C) షԋጢϐ ש ϩձ ۓ 1.4 Ϸ 2.3Ǵ Ε ϦԄёள ډ SiO2 Ϸ TiO2 ϐࠆࡋ ߄ 3-4 όӕᙯೲϐᖓጢऐ ၂ 表 - 不同轉速之薄膜耐溫測試 Temp. Difference (degree C) 層 雙層及四層薄膜鍍著於玻璃上之穿 玻璃層的穿透率低 ቫǵᚈቫϷѤቫᖓጢᗓ ܭ ዟ ϐ ၂ǴԜ SiO2, TiO2 Ϸ SiO2-TiO2 C 並將此結果整理如表 - 餘小於Θ的光可被收集 因此當光進入 1.5 1.0 0.5 0.0 1000 2000 3000 4000 spin rate () 5000 2800 2 00 4000 5500 000 1.4 2.3 2. 00 Ave. Ave. 1.3 LR-206 1.5 1.0 0.5 0.0 1000 2000 3000 4000 spin rate () 5000 圖 - 不同轉速之LR-20 與ΣX-0 薄膜溫差測試關係圖 კ 3-3 όӕᙯೲϐ LR-206 ᆶ ȈX-05 ᖓጢ ৡ ၂ᜢ კ 80 81 җ ᇥ ё ޕ Ǵҗ ܭ ȈX-05 ϐᖓጢ ৡ LR-206 ᖓጢଯऊ 1 C ѰѓǴ ӢԜӧ ৡф Զ ق ȈX-05 ϐᖓጢ ᓬ Ƕ
多 功 能 高 穿 透 率 薄 膜 設 計 及 製 作 明 道 學 術 論 壇 (1):-(2010) 由 上 述 說 明 可 知, 由 於 ΣX-0 之 薄 膜 溫 差 特 性 較 LR-20 薄 膜 高 約 1 C 左 右, 因 此 在 溫 差 功 能 性 而 言 ΣX-0 之 薄 膜 較 佔 優 勢 LR-20 薄 膜 之 玻 璃, 其 Voc,Jsc,F.F. 及 η 分 別 為 0. V 2.2 ma/cm 0.% 及 11.% ; 然 而 蓋 上 ΣX-0 薄 膜 之 玻 璃, 其 Voc,Jsc,F.F. 及 η 分 別 為 0. V 2. ma/cm 0.% 及 1% 覆 蓋 上 LR-20 3-4 效 率 測 試 不 同 種 類 薄 膜 之 太 陽 電 池 效 率 之 開 路 電 位 (Voc) 短 路 電 流 (Jsc) 轉 換 因 子 (F.F.) 及 效 率 (η) 等 特 性 整 理 如 表 - 所 示 由 表 - 可 觀 察 到 原 始 多 晶 矽 薄 膜 其 Voc, Jsc, F.F. 及 η 分 別 為 0. V Jsc 為 2. ma/cm FF 為 1.%, 效 率 為 1.1% 當 蓋 上 未 鍍 著 任 何 薄 膜 的 玻 璃 時, 其 特 性 會 衰 減,Voc,Jsc,F.F. 及 η 分 別 為 0. V Jsc 為 ma/cm FF 為 0.%, 效 率 為 11.0% 由 穿 透 分 析 可 得 知, 未 鍍 著 薄 膜 的 的 穿 透 率 約 為.%, 比 未 覆 蓋 玻 璃 的 100% 穿 透 來 的 小, 因 此 效 率 由 1.1% 降 低 為 11.0% 然 而, 蓋 上 及 ΣX-0 薄 膜 之 玻 璃 與 未 鍍 著 之 玻 璃 相 比, 其 太 陽 電 池 效 率 約 分 別 為 11.% 及 1%, 效 率 約 可 提 升 2.% 及 1.% 對 於 我 們 自 製 四 疊 層 薄 膜 而 言, 其 Voc,Jsc,F.F. 及 η 範 圍 分 別 為 0. - 0. V Jsc 為 2.1 2. ma/cm FF 為 0. 1.%, 效 率 為 10.1 10. % 間 太 陽 電 池 效 率 亦 會 隨 著 穿 透 率 的 高 低 而 有 不 同 的 變 化, 效 率 大 小 分 別 為 TiO2/ SiO2/TiO2/SiO2/ (10.%) > TiO2- SiO2/SiO2/TiO2-SiO2/SiO2/ (10.%) > SiO2/TiO2-SiO2/SiO2/TiO2-SiO2/ (10.%) >TiO2-SiO2/SiO2/TiO2-SiO2/ SiO2/ (10.1%) 最 後 並 將 I-V 曲 線 整 理 如 上 圖 另 外,LR-20 及 ΣX-0 的 薄 表 - 鍍 著 不 同 薄 膜 之 太 陽 電 池 效 率 測 試 V oc (V) J sc (ma/cm ) FF (%) η(%) Improved (%) Bare solar cell 0. 2. 1. 1.1 0. 0. 11.0 LR-20 0. 2.2 0. 11. 2. ΣX-0 0. 2. 0. 1 1. TiO 2 /SiO 2 / 0. 2. 10.0 SiO 2 /TiO 2 / 0. 2. 1..2 TiO 2 /SiO 2 /TiO 2 /SiO 2 / 0. 2. 1.0 10. SiO 2 /TiO 2 /SiO 2 /TiO 2 / 0. 2.1 1. 10.1 TiO 2 -SiO 2 /SiO 2 /TiO 2 -SiO 2 /SiO 2 / 0. 2. 0. 10. SiO 2 /TiO 2 -SiO 2 /SiO 2 / TiO 2 -SiO 2 / 0. 2..0 10. 膜 與 空 白 綠 玻 璃 比 較, 其 效 率 分 別 高 0. 及 0.2% LR-20 的 薄 膜 具 有 較 高 的 輸 出 效 率 一 般 來 說, 太 陽 電 池 效 率 會 因 照 光 時 間 過 久 而 衰 減, 因 此 溫 度 對 太 陽 電 池 來 說 也 是 一 個 重 要 因 素 之 一 [, ] 然 而 LR-20 及 ΣX-0 溶 液 具 有 溫 差 的 特 性, 因 此 我 們 將 塗 佈 LR-20 及 ΣX-0 薄 膜 之 溶 液 蓋 在 試 片 上 量 測 溫 度 對 效 率 的 效 應 表 - 為 不 同 溫 度 下 薄 膜 之 太 陽 電 池 效 率 測 試 由 圖 中 得 知 蓋 上 未 鍍 膜 玻 璃 之 效 率 衰 減 約 2.%, 而 LR-20 及 ΣX-0 薄 膜 之 太 陽 電 池 效 率 衰 減 約 1. % 及 1.%, 與 溫 差 結 果 相 呼 應, 因 此 也 證 實 了 此 種 薄 膜 對 於 效 率 的 衰 減 確 實 有 抵 禦 的 效 果 3-5 親 水 性 測 試 [7, 8] 接 觸 角 是 一 隻 在 液 體 / 氣 體 界 面 接 觸 固 體 表 面 而 形 成 的 夾 角 接 觸 角 是 由 三 個 不 同 界 面 相 互 作 用 的 一 個 系 統 最 常 見 的 概 念 解 說 是, 一 個 小 液 滴 在 一 單 位 橫 向 的 固 體 表 面, 由 楊 格 拉 普 拉 斯 方 表 - 不 同 溫 度 下 薄 膜 之 太 陽 電 池 效 率 測 試 初 始 值 程 所 定 義 的 水 滴 的 形 狀, 接 觸 角 扮 演 了 約 束 條 件 接 觸 角 測 量 可 由 接 觸 角 量 角 器 所 測 得 接 觸 角 並 不 限 於 液 體 / 氣 體 界 面 ; 它 同 樣 適 用 於 兩 種 液 體 界 面 或 兩 種 蒸 氣 界 面 在 固 體 表 面 上 的 一 液 滴, 若 此 液 體 受 到 固 體 表 面 之 作 用 力 甚 強 ( 例 如 水 與 一 種 強 親 水 的 固 體 的 表 面 ), 液 滴 將 會 完 全 地 平 在 固 體 表 面 上, 而 其 接 觸 角 約 為 0 ( 超 親 水 性 ) 而 非 強 親 水 性 之 固 體, 則 接 觸 角 則 會 較 大, 到 約 0 在 許 多 高 親 水 性 的 表 面 上, 水 滴 所 表 現 自 0 到 0 ( 親 水 性 ) 若 是 固 體 表 面 為 疏 水, 則 接 觸 角 將 大 於 0 ( 疏 水 性 ) 對 於 高 疏 水 性 的 表 面, 其 對 水 的 接 觸 角 可 高 達 10 或 甚 至 近 10 ( 超 疏 水 性 ) 在 這 種 的 表 面 上, 水 滴 僅 是 停 留 在 其 上, 而 非 真 正 對 其 表 面 浸 潤, 可 稱 之 為 超 疏 水 性 接 觸 角 因 而 也 提 供 了 表 面 與 液 體 間 作 用 力 的 資 訊 因 此, 我 們 以 自 製 的 薄 膜 S i O 2 - TiO2/ 進 行 親 水 性 及 光 自 潔 的 測 試 研 究 我 們 將 製 備 好 的 薄 膜 經 過 0 C 高 溫 退 火 後, 玻 璃 會 有 碎 裂 及 變 形 的 情 形 LR-20 ΣX-0 照 光 10 min 初 始 值 照 光 10min 初 始 值 照 光 10min V oc (V) 0. 0. 0. 0.0 0. 0. J sc (ma/cm ) 1.. 2. 2. 1.. FF (%).. 1..0 2.2 η (%) 22. 1.0 22. 1. 22. 1. Effi. difference (%) 2. 1. 1. 82 83
ӢԜ ॺך ஒଏО ࡋफ़ե 500 CǴᗉխ ݩ ӆวғƕӣԝǵ ॺך ஒᖓጢӧ Կ߈ 180 ( ౧Н ) Ƕӧ೭ᅿ ߄ޑ य़ ǴНᅀ ଶ੮ 500 C ଯ ΠଏО 30 minǵ٠ଞჹ ځ ᒃН Չ ၂Ƕ ᗓጢϐ ዟϷᖓጢ ዎǴёᆀϐ ౧Н Ƕ ف ӢԶΨග ٮ Α߄य़ UV Ӏ ࡕ ޑ ف ӵკ 3-4 ҢǶ 多功能高穿透率薄膜設計及製作 ጢ SiO2-TiO2/ ՉᒃН ϷӀԾዅ ޑ ၂ ز Ƕ 0 C ଯ ଏОࡕǴ ዟ Ԗ Ϸᡂ ޑ วғǴ Ӏ Ӏࡕ Ĭ~22 Ĭ~3.3 ҢǶ კ 3-4 SiO2-TiO2 ϐ ف ၂! 上溫差只差1度 對於綠玻璃而言 參考文獻 ΣX-0 的薄膜較LR-20 薄膜更具有隔 1. X. T. Zhang, O. Sato, M. Taguchi, Y. Einaga, T. Murakami., and A. Fujishima, 熱的效果 500 CǴᗉխ ݩ ӆวғƕӣԝǵ ॺך ஒᖓጢӧ ٠ଞჹ ځ ᒃН Չ ၂Ƕ ᗓጢϐ ዟϷᖓጢ 明道學術論壇 (1) - (2010) 圖 - SiO2-TiO2之髒汙測試實體圖 კ 3-5 SiO2-TiO2 ϐᠢԡ ၂ჴᡏკ. 純單晶太陽電池 效率測試約為 1.1% 當覆蓋上未塗佈薄膜的綠玻 2. X. T. Zhang, A. Fujishima, M. Jin, A. 璃時效率會下降至11.0% 但當綠玻 V. Emeline, and T. Murakami, J. Phys. 璃塗佈上LR-20 薄膜時效率會提升至 Chem. B., 110 (200 ) 2 1 2. 1% ; 而塗佈上ΣX-0 薄膜時效率則. F.E. Ghodsi, F. Z. Tepehan, and G. G. 會提升至1% 均較未塗覆之綠玻璃 Tepehan, Thin solid Films, 2 (1 ) 有提升0.2-0. % 11. Ӏࡕ җკύ ॺך ёаว ዟ UV ӀࡕǴ ځ ف ٠ Ԗᡉ ޑ ᡂϯ ; ฅ. TiO2-SiO2薄膜經高溫退火後 接觸 四 結論 22 ࡋफ़ե 3.3 ࡋѰ ԶǴᗓ ᖓጢࡕ ޑ ዟ ၸ 10 min UV Ǵ ځ ف җ 角會從22 降為 也證明了TiO2- Ĭ~3.3 ѓǵψ ΑԜᅿᖓጢ ޑ ዴӸӧᒃН ޑ ਏ ǶќѦǴ ॺך ٠ჴሞ ၂ᖓጢԾዅ 1. LR-20 溶液塗佈於綠玻璃上 此薄膜 Ѥ.ʳ ፕ: ਏ ޑ ၂Ǵҗკ 3.5 ёаว ᗓ ᖓጢ ޑ ዟǴ ڀ Ԗ ӭ ޑ ᠢԡǴ ᗓ 的平均穿透率大約為 2% 較綠玻璃 1. LR-206 ྋన༡թ ܭ ᆘ ዟ ǴԜᖓጢ ޑ ѳ εऊ 82%Ǵ ᆘ SiO2-TiO2 ϐ ዟϐᠢԡ ϿǴҗԜΨё SiO的 0. %穿透率高約2% 也不同轉速 2-TiO2 ڀ ԖӀԾዅ ޑ ਏ Ƕ 圖 - SiO2-TiO2之接觸角測試! 下製備另一種ΣX-0 薄膜 塗佈SIT ዟ ޑ 80.4% ଯऊ 2%ǶΨόӕᙯೲΠᇙഢќ ᅿ ȈX-05 ᖓጢǴ༡թ SIT chem. 溶液之薄膜 其穿透率平均值 ዟ UV ӀࡕǴ ځ ف ٠ Ԗᡉ ޑ ᡂϯ ; ฅ 約為 % 較玻璃 0. %穿透率高約 chem. ྋనϐᖓጢǴ ځ ѳ ॶऊ 81.3%Ǵ ዟ 80.4% ଯऊ 發生 因此我們將退火溫度降低為 00 Chem. Mater, 1 (200 ).. M. S. W. Vong, and P. A.Sermon, Thin Solid Films, 2 (1 ) 1. SiO2薄膜具有親水性的特性. H. Anantha Krishna, N. K. Misra, and M. S. Suresh, Jl. of Instrum. Soc. of India, (200 ).. Millman and Halkias, 'Integrated Electronics,' McGraw-Hill, (1 1).. Y. Takata, S. Hidaka, M. Masuda, and T. Ito, Int. J. Energy Res, 2 (200 ) 111. 1% 由此可知Nissan chem.溶液之薄 C 避免上述情況再發生 因此 我們將 10 min UV Ǵ ځ ف җ 22 ࡋफ़ե 3.3 ࡋѰ 1%ǶҗԜё ޕ Nissan chem.ྋనϐᖓጢ ڀ Ԗ ଯ ޑ Ƕ 膜具有較高的穿透特性 薄膜在 00 C高溫下退火 0 min 並針 ӸӧᒃН ޑ ਏ ǶќѦǴ ॺך ٠ჴሞ ၂ᖓጢԾዅ 2. 由模擬結果可得知 欲得到較高的穿 對其親水性進行測試 未鍍膜之玻璃及 2. җኳᔕ ёள ޕ Ǵటள ډ ଯ ޑ ǴሡԵቾ שޑ མଛǶჹ ว ᗓ ᖓጢ ޑ ዟǴ ڀ Ԗ ӭ ޑ ᠢԡǴ ᗓ 透率 需考慮材料的折射率搭配 對 薄膜照射UV光前後的接觸角如圖 - 所. 高濂 鄭珊 張青紅 奈米光觸 媒 五南出版 200 單層膜而言 所選擇的材料折射率需 ǴҗԜΨё 示 SiO2-TiO2 ڀ ԖӀԾዅ ޑ ਏ ǶቫጢԶ ق Ǵ ᒧ ޑ ש ሡλ ୷ܭ ωёள ډ ε ޑ ǶฅԶ 小於基材才可得到較大的穿透特性 由圖中我們可以發現玻璃照射UV光 ჹӭቫጢԶ ق Ǵ ש ޑ མଛሡ ᅌᡂεаफ़եӀཞѨ ޑ ᐒ ٠ճҔӀυ 然而對多層膜而言 折射率的搭配需 後 其接觸角並未有顯著的變化 ; 然而 ޑ চ ගଯǶฅԶǴऩ שޑ ε שޑ ୷ܭ Ǵ ཞѨ 逐漸變大以降低光損失的機會並利用 鍍著薄膜後的玻璃經過10 min UV照射 光干涉的原理使穿透率提高 然而 其接觸角會由22度降低為. 度左右 ӭ ޑ Ӏ Զ ԋ Πफ़Ƕ 也證明了此種薄膜的確存在親水性的效 若是材料的折射率大於基材的折射 能 另外 我們並實際測試薄膜自潔效 率 會損失較多的光進而造成穿透率 3. җ ৡ ၂ ёள ޕ ǴȈX-05 ᖓጢ༡թ ܭ ᆘ ዟ Ǵ ځ ৡё 2 ࡋѰѓǹ 下降 Զ LR-206 ޑ ྋన༡թ ܭ ᆘ ዟ ৡѝৡ 1 ࡋǶჹ ܭ ᆘ ዟԶ ق ǴȈX-05 ޑ 果的測試 由圖. 可以發現未鍍著薄膜 的玻璃 具有許多的髒汙 但鍍著SiO2-. 由溫差測試結果可得知 ΣX-0 薄膜 TiO2之玻璃之髒汙較少 由此也可證明 塗佈於綠玻璃上 其溫差可達2度左 ᖓጢ LR-206 ᖓጢ ڀ Ԗ႖ ޑ ਏ Ƕ 4. પ ϼ ԣǵਏ ၂ऊ 13.1%Ǵ ᙟᇂ ༡թᖓጢ ޑ ᆘ ዟਔਏ 右 而LR-20 的溶液塗佈於綠玻璃 SiO2-TiO2具有光自潔的效果 84 11.0%Ǵ ᆘ ዟ༡թ LR-206 ᖓጢਔਏ ගϲԿ 11.3% ; Πफ़Կ 85
多 功 能 高 穿 透 率 薄 膜 設 計 及 製 作 Design and Fabrication of Functional High Transmittance Films Abstract In this study, the fabrication of super-hydrophilic self-cleaning and high transmittance thin films has been developed. These TiO2-SiO2 films deposited by spin-coated on the substrate, and the transmission and thickness were controlled by spin rate varied. These films proceed annealed exhibiting antireflection, super-hydrophilicity and self-cleaning properties. The optical thin films software was used to design and analyze the TiO2-SiO2 thin films based on the fixed thickness of 10 nm and the average transmittance would higher than substrate. In addition, average refractive indices of the thin films about 1. and the average transmission would high than substrates were determined by ellipsometry. Furthermore, these films were used for the solar cell application. The results shows that the conversion efficient of the solar cell would enhance 2.% by deposited the SiO2-TiO2 films. Keywords:SiO2-TiO2, super-hydrophilic, self-cleaning, solar cell, thin films 86