1  

第一章緒論 1.1 前言

近年來因為科技不斷的進步，使得經濟和生活品質逐漸提升，但在科技

進步的同時也造成了許多的問題，其主因都和大量使用石化燃料息息相

關，自從工業革命後人們對於石化燃料的使用量更大為提高，無節制的大

量開採石油，造成石油的蘊含量快速減少，使用石化燃料會大量產生 CO2，

造成地球表面的平均溫度不斷的上升造成聖嬰現象產生，這對人類的生活

是一大衝擊，所以全世界各國開始尋找新的替代能源。

目前替代的綠色能源有許多種包含了、太陽能、水力發電、風力發電、

地熱、潮汐、以及生質能等，這些能源消耗之後可以恢復補充，很少產生

污染，都是屬於比較環保的能源，其中又以太陽能是一種取之不盡並且對

環境無汙染的綠色能源，也最為取得方便，所以是最有發展力的能源。

太陽能發電是藉由太陽光發出的光能轉換成我們日常生活中所使用的

電能，太陽能的優點是取得容易、無汙染、能長久使用、能量強大等優點，

其缺點是就是強度弱、間歇性、不穩定。太陽能的運用以太陽能電池最為

廣泛，依照材料的不同來分類太陽能電池的種類，如圖 1-1 所示。

太陽能電池種類很多，其中以單晶矽為基板的太陽能電池轉換效率為最

高，效率可以轉換到 25%，且操作穩定性好，礙於價格過於昂貴仍無法普

2  

及化，因此人們開始尋找製程方式簡單及原物料取得容易降低生產成本的

太陽能電池。

其中一種太陽能電池是利用吸附染料的二氧化鈦做為負極，白金做為正極

做成的太陽能電池稱為染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell，

DSSC)，其優點成本比傳統矽基板太陽能電池便宜，製程簡單，製作過程不

需要昂貴的真空設備，可大量出產，使用半導體材料是奈米二氧化鈦，具

有豐富的含量、成本低、無毒、性能穩定且具有抗腐蝕性佳等優點，在一

般室內弱光下也具有一定的電池效能，是個可以普及化的太陽能電池。

圖 1-1 太陽能電池分類

3  

1.2 研究動機

由於近年來全球氣候的異常，其主因就是大量使用石油燃燒，造成了二氧

化碳形成溫室效應、全球溫度平均升溫、海平面上升、氣候異常等現象，

這些現象都對人類的生活造成一大衝擊，所以人類試著朝綠能的方面發展

希望減少石化資源的消耗拯救地球。太陽能是個容易取得的綠色能源，由

於單晶矽太陽能電池太過於昂貴，所以就往染料敏化太陽能電池

(Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC)，做為研究發展。

染料敏化太陽能電池因其製造成本低、原料取得容易、低環境污染、且具

備可撓性、多彩性與透光性等，應用範圍廣泛。其擁有半透明特性，因此

適合建材化作為建築窗材，適用於玻璃帷幕大樓，同時作為遮陽、絕熱及

發電利用的功能，達到建築物節能效益，未來應用於建築屋頂、外牆發電

用途，且染料敏化太陽能電池可用一般室內光線即可充電，可作為 3C 產品

電池的輔助商品，適用於可攜式電子產品如電子計算機、手錶、電子字典、

手機等用電量較小的產品，未來應用可能會直接附在手機上，或做成可摺

疊的外接式裝置，或結合紡織品採用衣物塗布方式作為隨身發電使用，市

場商機潛力龐大。

4  

第二章文獻回顧及原理分析

2.1 太陽能

一般是指太陽光的輻射能量，在現代一般用作發電。自地球形成生物就主

要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為

保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太

陽能進一步發展。

太陽能技術分為有源（主動式）及無源（被動式）兩種。有源的例子有太

陽能光電及光熱轉換，使用電力或機械設備作太陽能收集，而這些設備是

依靠外部能源運作的，因此稱為有源。無源的例子有在建築物引入太陽光

作照明等，當中是利用建築物的設計、選擇所使用物料等達至利用太陽能

的目的，由於當中的運作無需由外部提供能源，因此稱為無源。

太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量

的來源，如風能，化學能，水的勢能，化石燃料可以稱為遠古的太陽能。

太陽能資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。太陽

能為人類創造了一種新的生活形態，使社會及人類進入一個節約能源減少

污染的時代。[2]

5  

2.2 太陽能電池介紹

太陽能發電的基本原理就是光生伏打效應，當 P 型及 N 型半導體互相接觸

時，N 型半導體內的電子會流入 P 型半導體中。在 P-N 接面附近，因電子-

電洞的結合形成一個載子空乏區，而 P 型及 N 型半導體中也因而分別帶有

正、負電荷會產生內建電場，半導體因吸收太陽光而激發電子出來，產生

電子-電洞對。由於空乏區所提供的內建電場，可以讓半導體內所產生的電

子在電池內流動，電洞往電場的方向移動，而電子則往相反方向移動，將

附載連接此時就會有電流流過，太陽能發電原理如圖 2-1 所示：

圖 2-1 太陽能電池發電原理圖

6  

2.3 染料敏化太陽能電池介紹 染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC)或稱染料曾感型太陽

能電池，是第三代的奈米薄膜太陽電池，優點在於原料成本低、製程容易

與簡單的製程設備，未來可降低太陽能電池發電成本至 US$0.2/Wp 以下，

為所有太陽能電池中製造成本最低者，僅約傳統矽基板太陽能電池成本的

1/5~1/10。

DSSC 因其材料便宜、可在低溫、簡單的製程製作，且具備可撓性、多

彩性與可透光性等特性，應用範圍廣泛。其擁有半透明特性，因此適合建

材化作為建築窗材，適用於玻璃帷幕大樓，同時作為遮陽、絕熱及發電利

用的功能，達到建築物節能效益，未來應用於建築屋頂、外牆發電用途，

且 DSSC 可用於一般室內光線即可充電，可作為 3C 產品電池的輔助商品，

適用於可攜式電子產品如電子計算機、手錶、電子字典、手機等用電量較

小的產品，未來應用可能會直接附在手機上，或做成可折疊的外接裝置，

或結合紡織品採用衣物塗佈方式作為隨身發電使用，市場商機潛力龐大。

染料敏化太陽能電池具有類似三明治的結構，將奈米二氧化鈦燒結在導電

玻璃上，再將光敏染料鑲嵌在多孔奈米二氧化鈦表面形成工作電極，在工

作電極和對電極（通常為擔載了催化量鉑或者碳的導電玻璃）之間是含有

氧化還原物質對(常用 I2 和 I-)的液體電解質，它浸入奈米二氧化鈦的孔穴

7  

與光敏染料接觸。在入射光的照射下，鑲嵌在奈米二氧化鈦表面的光敏染

料吸收光子，躍遷到激發態，然後向二氧化鈦的導帶注入電子，染料成為

氧化態的正離子，電子通過外電路形成電流到對電極，染料正離子接受電

解質溶液中還原劑的電子，還原為最初染料，而電解質中的氧化劑擴散到

對電極得到電子而使還原劑得到再生，形成一個完整的循環，在整個過程

中，表觀上化學物質沒有發生變化，而光能轉化成了電能。[6]

圖 2-2 染料敏化太陽能電池基本結構與原理

8  

DSSC 工作原理如下所示：

若以一般的化學反應來表示染敏太陽能電池的反應原理，大致可分為七個

程序：

1.染料受光激發，由基態躍遷到激發態：

S+hv→S＊

2.激發態染料分子將電子注入到二氧化鈦的導電中：

S＊→S＋＋e－(TiO2)

3.I－離子還原氧化態染料，使染料還原：

3 I－＋S＋→I－3＋S

4.導帶中電子與氧化鈦染料之間的復合：

S＋＋e－(TiO2導帶) →S

5.導帶中的電子在奈米晶網路中傳輸到後接觸面(BC)後而流入外電路中：

e－(TiO2導帶)→e－(BC)

6.奈米晶膜中傳輸的電子與進入二氧化鈦膜的空中的 I-3 離子復合：

I－3＋2e(陰極)→3 I－

7. I-3 離子擴散到對電極上，得到電子使 I－離子再生：

I－3＋2e(TiO2導帶) →3 I－

9  

圖 2-3 染料敏化太陽能發電原理之示意圖

10  

2.4 二氧化鈦(TiO2)簡介

二氧化鈦為具有寬能隙的半導體材料，其光催化反應是藉由一種半導體光

電陶瓷作為觸媒，以達到氧化或還原吸附物質的目的，許多半導體光電陶

瓷皆可做為光觸媒如：TiO2、ZnO、Cds 等，目前使用最多之光觸媒為 TiO2，

它除了具有相當強之氧化與還原的能力外，另外具有化性安定、對環境無

害、價格低廉等優點。而結晶型態又分為金紅石(rutil)、銳鈦礦(anatase)、

及板鈦礦(brookite)三種，其中又以金紅石及銳鈦礦最為常見，表 2-1 為 TiO2

的一些基本特質。長在 TCO-玻璃基板上的 TiO2薄膜，以銳鈦礦(anatase)的

晶體結構最適合，其粒徑較小，產生高表面積比率的 TiO2粉末，有利於製

作多孔性薄膜電極時，表現出高光電轉換效率的特性。這些多孔性的薄膜，

提供了相當大的表面積來支撐光敏化劑(sensitizer)，且提供了電流的傳導路

徑。

TiO2薄膜必須具有以下五種特性：(1)多孔性(2)高表面積比率(3)高導電性(4)

透明化(5)高穩定性等。

TiO2薄膜塗佈的技術有許多種，包括有旋轉塗佈法(spin coating)、浸漬

法(dip coating)、電鍍法(electrophoresis)、網印法(screen printing)等。其中以

網印法最為普遍應用在商業化的生產上。TiO2薄膜塗佈的基本做法，是將

含有 TiO2的膠狀或是膏狀溶液，塗在導電玻璃基板上，以 450-500℃溫度下

11  

進行燒結反應，而產生十微米左右 TiO2薄膜。[4]

表 2-1 二氧化鈦(TiO2)物理性質

圖 2-4(a)銳鈦礦晶體結構[7] (b)金紅石晶體結構[8]

TiO2物理性質 金紅石 銳鈦礦

分子量(g/mol) 79.866 79.866

密度(cm3/g) 4.25 3.89

能隙(對應 UV 光波長) 3.0eV(~410nm) 3.2Ev(~385nm)

硬度(Mohs) 6-7 5.5-6

介電常數(粉末態) 114 48

比熱(kl/℃ kg) 0.7 0.7

熔點(℃) 1855 Converts to rutile

12  

2.5 染料敏化劑(Dye)

染料在染敏太陽能電池中相當的重要，是影響太陽能電池效率的關鍵因

素，因為只有光波長低於 388nm 的紫外光才足夠將電子由 TiO2的價電帶激

發到導帶，但是紫外光在太陽光中只佔有 6%，如果要加強太陽能電池的光

吸收範圍，勢必要加強吸收在太陽光裡佔有最多的可見光，可見光波長段

大約為 380~700nm，而染料可以有效的把吸收範圍提至可見光，使太陽能

電池的吸收率大幅提升。

適合用在染敏太陽能電池的染料，必須具備以下特性：

1.對可見光的吸收性能好，在整個太陽光光譜範圍內都應有較強的吸收。

2. 能緊密吸附在 TiO2表面，要求染料分子中含有羧基、羥基等極性基團。

3. 染料的氧化態和激發態要有較高的穩定性。

4. 激發態能級與 TiO2導帶能級匹配，激發態的能級高於 TiO2導帶能級，保

證電子的快速注入。

5. 染料分子應該具有比電解質中的氧化還原電子對更正的氧化還原電勢。

6. 染料在長期光照下具有良好的化學穩定性，能夠完成 108 次循環反應。

[3]

13  

圖 2-5 D719 dye 吸收率光譜分析與結構圖

圖 2-6 N3 dye 吸收率光譜分析與結構圖

 

圖 2-7 D720 dye 吸收率光譜分析與結構圖[9]

14  

2.6 電解質溶液

電解質的氧化還原(redox couple)，在光電極與輔助極之間提供電荷，電解質

必須能夠盡速的提供電子，來將處於氧化態的染料還原至中性態。染料敏

化太陽能電池的電解質(Electrolyte)溶液最常被使用的是 I－及 I3－，其功能是

用來還原被氧化的染料分子，電解質在電池內碘三碘離子(I3－)會與由二氧化

鈦傳導帶上產生的電子在對電極發生還原反應。進而產生碘離子，而碘離

子會跟染料氧化，所以電解質可以幫助元件之氧化還原反應。

大多數碘離子電解質都具有毒性，若要使用液態的電解質，滲透與揮發的

問題必須透過封裝的流程來克服，而且電解質長時間照光或遇熱的穩定性

須提升，電解質的離子大小、離子強度與流動性都會影響電子的傳輸效率，

但是 I－及 I3－氧化還原具有很好的穩定性和可逆性、高的擴散常數，且它們

在可見光的吸收可以忽略。

15  

2.7 白金對電極

在電解液的氧化還原步驟當中，對電極是染料敏化太陽能電池非常重要組

成的一部分，目前雖然對電極以 pt 最為被廣泛使用，但是白金的附著度與

化學的穩定度也會影響快速還原 I3¯的效果，渡白金的方法可使用電化學或

蒸鍍法，但是還原能力不好，因此大多還是使用濺鍍法，可以提升度白金

的穩定度，有效的改進對電極，可以提高其能量轉換效率及降低成本，後

來也有研究是使用多孔性碳做為觸媒層，使用碳黑可解分離的石磨片而提

升導電度，此方法可以降低成本，但是目前的效率還是白金比較好，也有

使用導電玻璃當成對電極使用，不過與白金相較之下，似乎催化的效果沒

有來的預期好，白金可以引起染敏電池的正極產生作用，也能引起光反射、

增加導電性並可以促進催化的效果。

16  

第三章實驗製作過程

3.1 基板的清洗

基板表面的清潔度，和製作薄膜的品質有非常大的影響與關係。本實驗使

用電阻值為 3.2-Ω、厚度為 2mm 的 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)玻璃，將

FTO 玻璃切成 2cm*1.5cm 的尺寸以便於實驗。

在製作薄膜前，必須先將 FTO 玻璃基板上的雜質及表面拋光研磨後會留下

一些研磨材料、汙漬、油脂、碎屑等有機物質及表面上殘留物都清洗乾淨，

以上殘留物都會直接影響到備製薄膜時的附著性，所以一定要清洗乾淨，

清洗的方式如下步驟及圖 3-1 所示：

1.先測量 FTO 玻璃基板正極面，後將 FTO 玻璃基板放入裝有丙酮(Aceton，

ACE)的燒杯中，以超音波震盪器震洗 10 分鐘，以去除玻璃表面上的油汙、

指紋等物質清洗乾淨。

2.把丙酮清洗完的 FTO 玻璃基板拿起，放入裝有異丙醇(Isopropyl Alcohol，

IPA)的燒杯中，以超音波震盪器震洗 10 分鐘，以去除玻璃基板上的丙酮和

殘留物清洗乾淨。

3.把異丙醇清洗完的 FTO 玻璃基板拿起，放入裝有離子水(De-ionized water)

的燒杯中，以超音波震盪器震洗 10 分鐘，目的是將異丙醇以及剩下的殘留

物清洗乾淨。

17  

4.經過以上步驟後，觀察玻璃基板是否乾淨，如果發現還殘留汙漬或殘留

物，須在重複 1~3 步驟。

5.確定清洗乾淨後，使用氮氣槍將玻璃基板上的水分清除，置入於烘箱內以

50℃烘烤 30 分鐘，以去除殘餘水分，使用氮氣槍是為了避免水漬留下。

圖 3-1 清洗基板流程圖

 玻璃切割 

 量測 FTO 玻璃基板正極面 

丙酮(Aceton，ACE)

超音波震盪 10 分鐘 

異丙醇(Iso Isopropyl Alcohol，

IPA)

超音波震盪 10 分鐘

離子水(De-ionized water)

超音波震盪 10 分鐘 

氮氣吹乾

放入烘箱以 50℃烘烤 30 分鐘

18  

3.2 網印二氧化鈦薄膜

本實驗是以網版印刷的方式，將二氧化鈦漿料印製在透明導電玻璃基板

(FTO)上面。首先將網版片放入網印機上加以校正位置並加以固定，之後將

FTO玻璃放置機台上並以膠帶固定，再將二氧化鈦漿料平均塗在網版片上，

利用網印機上的刮刀均勻將二氧化鈦漿料平均網印在FTO玻璃上，把網印好

的基板放入高溫爐做第一次退火處理，大約1小時候時間後，接著在網印一

層，在做第二次退火處理。

                   

圖 3-2 TiO2 透光薄膜 圖 3-3TiO2 不透光薄膜

19  

3.3 染料備製

將從高溫爐燒結完畢的 FTO 玻璃放入培養皿中，準備鐵盒將 FTO 玻璃

放入鐵盒邊緣，並將調配後的染料到入鐵盒中，浸泡約為 20 小時，並將鐵

盒使用保鮮膜覆蓋起來避免接觸光線，浸泡後須使用無水成份的乙醇沖洗

後只用氮氣槍吹乾，立即放入培養皿當中，防止接觸空氣的機會，並準備

封裝。

20  

D719 之溶液備製，藥品選擇乙晴(acetonitrile)、第三丁醇(tert-Butyl

Alcohol )、D719 粉末，使用電子天秤調粉，D719 劑量(0.0180g/mol)調好後

裝入乾淨的瓶子裡，需混和乙晴(25C.C)和第三丁醇(25C.C)，且加入轉子放

置在數位式的加熱板，溫度 OFF，轉速設定 600rpm/min，大約轉 20 個小時，

使粉末與顆粒溶解完，將調配好的染料收好下次備用。

圖 3-4 D719 染料調配流程圖

乙晴(acetonitrile) 第三丁醇(tert-Butyl Alcohol )D719 粉末

以適當溶液混合

旋轉攪拌 20hr

將調配好之染料收好

21  

3.4 FTO 玻璃封裝

在封裝之前要先剪好熱封膜，熱封膜大小必須與二氧化鈦漿料位置完全

吻合，熱封膜用處在於密封基板上沒有薄膜的部分只留下注入電解液的地

方，以防止電解液注入時流出來造成汙染及浪費。

我們封裝是將白金電極拿放置在 FTO 玻璃上，再將熱封膜置入兩片玻璃

中並利用夾子將玻璃四個角夾住，利用熱風槍把兩層玻璃內的熱封膜溶

解，使電解液不會因為空隙流出封裝的玻璃外，之後將電解液(氯鉑酸)從白

金電極中的孔洞注入，直到注入滿兩片玻璃中利用保麗龍膠將孔洞徹底封

住就完成封裝了。

圖 3-5 封裝完成圖

22  

3.5 量測儀器

X 光繞射儀

X 光繞射儀分析(X-Ray Diffraction,XRD)利用 X-Ray 繞射分析儀分析薄

膜的成分與晶型的結構變化，所使用的機型為日本 Rigaku PC-200，其為

X-Ray 光源為銅靶(Cu Ka,λ=1.51051Å) ，分析條件為 40Kv、20mA，掃描

範圍為(2θ)20 度~60 度掃瞄速度為 4 度/min。把資料透過 JCPDS(Joint of

Committee on Powder Diffraction Standards)卡資料，比對結晶類型，透過

XRD 分析，還可利用 Debye-Scherrer's equation 來估算一次晶粒大小，此方

法適用範圍 3~50nm。推算公式如下:d=

d:平均粒徑大小

λ:入射 X 波長

β:繞射峰之半高寬

θ:繞射波峰的布拉格角

23  

圖 3-6 X 光繞射儀

24  

冷場發射掃描式電子顯微鏡

冷場發射式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron

Microscopy,FESEM)可以觀察各種鍍膜條件下薄膜表面和剖面之型態，可以

獲得晶粒尺寸及薄膜厚度，還可以看薄膜的完整性、均勻度與薄膜孔隙度。

圖 3-7 冷場發射式電子顯微鏡

25  

太陽能電池 I-V 曲線量測儀器

太陽能模擬器的燈泡是使用氙氣，所以壽命約 500hr，入射光源為 AM1.5，

入射強度為 1000W/ 。再進行 I-V 量測時，高度使用市面上的太陽能電池

做為基準片，校正到 280mA 的電流和 0.5V 的高度，使用這樣的高度量測

太陽能電池，日照強度乘上太陽能電池的面積為入射光功率。將待測的太

陽能電池元件，放置太陽能模擬光源下並將兩端電極利用外部線路連結到

電流控制儀，經由儀器的自動化量測計算過後，就可以得到元件的操作數

據，包括開路線壓(Voc)、填充因子(Fill Factor)、短路電流(Isc)、光電轉換

效率等數值，其中開路電壓是正負極之間沒有任何負載電壓。短路電流是

正負極之間互相連結所呈現的。單位面積的太陽能電池的密度就是太陽能

電池的密度，所以太陽能電池的面積為 1，量測到的光電流等於電流密度。

最大的輸出功率所在點為填充因子，是 Isc 與 Voc 圍繞的面積，跟 Iop 與

Vop 的乘積。以下為相關效率公式:

η(%)= ×100%

FF=

26  

圖 3-8 太陽能電池光源模擬器

27  

紫外線-可見光譜分析儀

紫外線-可見光譜分析儀(UV-vis Spectrum)之機型 Jasco6700，紫外線-可見光

分析薄膜之穿透率與吸收率，藉由這些數據推算出薄膜能隙，穿透率光譜

則可判定薄膜在可見光的穿透性質，也可利用折射細數與光譜峰值推算薄

膜平均厚度，並在薄膜吸附染料後比較薄膜受到染料敏化的程度。

圖 3-9 紫外線-可見光譜分析儀

圖 3-10 紫外線-可見光譜分析儀內部構造

28  

第四章結果與討論 4.1 薄膜分析

以不同層數、漿料的透明導電玻璃基板製作後，所的到 X-ray 繞射分析圖

(XRD) ，根據 JCPDS 卡資料發現比較，所測到的繞測峰值。

圖 4-1 透光一層與透光兩層的薄膜分析圖

圖 4-2 不透光一層與不透光兩層的薄膜分析圖

29  

圖 4-3 透光、不透光 TiO2組合薄膜分析圖

30  

4.2 紫外線-可見光譜分析

圖4-4至4-7為透光與不透光TiO2組合浸泡D719染料前後吸收率比較結果。

圖 4-4 為兩層不透光 TiO2浸泡 D719 染料前後吸收率

由圖 4-4 得知 TiO2兩層不透光吸收 D719 染料後會干擾吸收率，故不適合

比較吸收率。

圖 4-5 為兩層透光 TiO2浸泡 D719 染料前後吸收率

由圖 4-5得知兩層透光TiO2吸收率有增加的趨勢，尤其是在 550nm與 350nm

有兩個吸收峰，表示兩層透光 TiO2適合浸泡 D719 染料。

31  

圖 4-6 分別為不透光、透光 TiO2浸泡 D719 染料前後吸收率

由圖 4-6 得知 TiO2第一層不透光、第二層透光吸收 D719 染料後吸收率較

尚未浸泡染料的吸收率好。

圖 4-7 分別為透光、不透光 TiO2浸泡 D719 染料前後吸收率

由圖 4-7 得知 TiO2第一層透光、第二層不透光吸收 D719 染料後吸收率較

尚未浸泡染料的吸收率好。

32  

4.3 IV 量測結果

使用太陽能電池 IV 曲線量測儀效率圖。效率由圖 4-8 至 4-11 說明。

圖 4-8 為兩層不透光浸泡 D719 染料量測數據

圖 4-9 為兩層透光浸泡 D719 染料量測數據

33  

圖 4-10 分別為不透光、透光漿料浸泡 D719 染料量測數據

圖 4-11 分別為透光、不透光漿料浸泡 D719 染料量測數據

34  

量測數值 D719 染料組合 Voc(V) Isc(A) FF(%) ηe(%)

兩層不透光 5.696E-01 3.155E-04 4.649E+01 8.356E-02

兩層透光 5.865E-01 4.463E-03 3.982E+01 1.042E+00 一層不透光 一層透光 6.196E-01 8.543E-03 4.225E+01 2.237E+00 一層透光 一層不透光 5.061E-01 3.080E-04 4.597E+01 7.165E-02

表 4-2 為 D719 染料量測數據

由表 4-2 得知浸泡 D719 染料與層數不同的 TiO2組合，而效率最好的是第

一層不透光第二層透光 TiO2，最差的是兩層不透光 TiO2，故第一層不透光

第二層透光 TiO2適合浸泡 D719 染料。

35  

4.4 SEM

由SEM圖所拍出來的結果，可以得知圖上TiO2的FTO透明導電玻璃的SEM

圖的顆粒大小，顆粒越小可吸附的染料量越多所以導電效率較高，故透明

TiO2導電效率比不透明 TiO2還要來的好。

圖 4-12 兩層透光 TiO2正面 SEM 圖 (放大 5 萬倍)

圖 4-13 兩層不透光 TiO2正面 SEM 圖 (放大 5 萬倍)

36  

圖 4-14 第一層不透光第二層透光 TiO2正面 SEM 圖 (放大 5 萬倍)

圖 4-15 第一層透光第二層不透光 TiO2正面 SEM 圖 (放大 5 萬倍)

37  

圖 4-16 兩層透光 TiO2側面 SEM 圖 (放大 5 千倍)

圖 4-17 兩層不透光 TiO2側面 SEM 圖 (放大 5 千倍)

38  

圖 4-18 第一層(下)不透光第二層(上)透光 TiO2側面 SEM 圖 (放大 5 千倍)

圖 4-19 第一層(下)透光第二層(上)不透光 TiO2側面 SEM 圖(放大 5 千倍)

39  

第五章結論 本實驗是以網印法，將二氧化鈦漿料網印在 FTO 玻璃上，藉由 D719 染

料與兩種不同漿料來測試，染料與薄膜組合的吸收率和導電效率比較好。

由ＳＥＭ可以觀察到高透光型二氧化鈦料明顯優於不透光二氧化鈦漿料，

原因可能是因為使用兩種不同奈米粒徑的二氧化鈦，因不同奈米粒徑可以

增加光線的散射（Light Scattering）以增加入射光的利用率，太陽能電池 IV

圖顯示出四種染料的效率比較，效率最好的為 D719 染料配第一層不透光、

第二層透光的效率最好。

由於染敏太陽能電池不受限於硬板上，可以刷在軟板上又可客製化圖

案，吸收所有光源來進行發電，在室內發電又可安裝在大樓玻璃帷幕上，

可減少陽光照入大樓內部可達到降溫與美化的效果，在未來會有更好的技

術將玻璃基板與染料改善更好，可以使用低價買到便宜又實用的產品，將

生活品質提升更加便利，能藉由綠能降低對地球環境的汙染，對人類來說

是個重要的課題，也可以為地球盡一份心力。

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參考文獻 參考書

[1] 太陽能電池技術入門/林明獻邊著/全華出版社

參考網址

[2]http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD [3]http://baike.baidu.com/view/752255.htm [4]http://baike.baidu.com/view/27244.htm [5]http://baike.baidu.com/view/1898758.htm [6]http://www.chinadmd.com/file/ex6uvzxcxoeiacz6rwxccpp3_1.html [7]http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%94%90%E9%92%9B%E7%9F%BF [8]http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Rutile-unit-cell-3D.png [9]http://mvp240.104web.com.tw/cetacean/ezcatfiles/mvp240/img/img/25835/130123_dssc_DM.pdf