探究影响太阳能电池电压的因素.docVIP

探究影響太陽能電池電壓的因素 G608 摘要 　　本實驗製作出來的染料敏化太陽能電池，真的能發電。照度到4000Lux的時候，太陽能電池的電壓最強；到達5000Lux的時候，電壓沒有增強，也沒有明顯的減弱，電壓幾乎一樣。沒有加染料的太陽能電池電壓很低，染料是甲基藍的電壓最高。甲基藍對水濃度為１：４０的染料敏化太陽能電池，所產生的電壓最高，濃度最高和最低的染料敏化太陽能電池，測出的電壓都不高。 壹、研究動機 　　我們日常生活最重要的能源就是電，無時無刻離不開電，電力讓我們生活舒適便利；然而，由於地球上的各項能源日益短缺，全球氣候變遷、空氣污染、地球暖化；因此，節能減碳與找尋乾淨能源，便成了大家最重要的課題。 　　能源分為好幾種，火力發電會造成空氣污染，核能發電可能會有輻射外露，太陽能是最無污染的能源、又可以使用最長久的能源，所以我打算從太陽能電池著手。 貳、研究目的 一、製作出染料敏化太陽能電池 二、用甲基藍當染料，不同照度對染料敏化太陽能電池產生之電壓之影響 三、用紅汞液當染料，不同照度對染料敏化太陽能電池產生之電壓之影響 四、不同顏色的染料對二氧化鈦敏化之影響 五、不同濃度的染料對太陽能電池產生電壓之影響 參、文獻探討 一、太陽能電池介紹 １.矽晶元太陽能電池 　　分為單晶矽及多晶矽，目前為研究成熟並商業量產，轉換效率達20％以上，唯因需要高度純化的矽半導體，故成本仍然很高。 ２.非晶矽太陽能電池 　　此類光電池是發展最完整的薄膜式太陽能電池，惟在光點使用後短時間內性能會大幅衰退，其光電轉換效率較低，商業模組僅４～８％。 ３.染料敏化太陽能電池 　　1991年瑞士科學家Ｍ.Graetzel發明「染料敏化太陽能電池」，以便宜又容易取得的玻璃為基材，結合染料分子和奈米級的金屬氧化物半導體粉末，即可吸收太陽光轉換成電能，被視為下一帶太陽能電池的主力。 　　染料敏化太陽能電池的基本設計，是藉由化學溶液的浸泡，讓金屬氧化物半導體粉末的表面吸附染料分子，在將這些粉末塗布在電池的陽極上作為感光層，然後再感光層與陰極之間加上一層電解質幫助導電。 　　瑞士發表此新型太陽能電池後，立即受到各國跟進研究，近年來歐洲和中國均已建立小型示範發電站，英國今年10月已宣布將建立全球第一座生產商用染料敏化太陽能電池的工廠。 二、光觸媒原理 　　 光觸媒本身是一個複合名詞，結合了光與觸媒二個名詞與概念。觸媒的定義是大家熟悉的，也就是：可加速或減緩化學反應的物質。光則是具有粒子與波動行為的量子化電磁能量，不具電荷或質量，但有動能。觸媒是物質，光是量子化的能量，兩者結合後，可以把光觸媒反應是為：利用觸媒且牽涉到光線吸收的催化反應。 　　所有因吸收光線而產生的催化反應，都可稱謂光觸媒反應，所使用的物質便可稱為光觸媒。光觸媒的種類繁多，如二氧化鈦、金屬錯合物（染料）等，其中尤以葉綠素更是廣為世人所熟悉的天然光觸媒，它可以吸收太陽光的能量，把二氧化碳和水轉化成葡萄糖，這就是著名的光合作用，既可提供生命所需的碳水化合物，更能去除空氣中的二氧化碳，是天然光觸媒。 　　所有因吸收光線而產生的催化反應，都可稱謂光觸媒反應，所使用的物質便可稱為光觸媒。光觸媒的種類繁多，如二氧化鈦、金屬錯合物（染料）等，其中尤以葉綠素更是廣為世人所熟悉的天然光觸媒。 　　目前合成的光觸媒以半導體材料為主，很多種金屬氧化物半導體材料都具有光觸媒的功能。其中二氧化鈦因化學性質安定、價格低廉等優點，而成為最為廣泛使用的人工光觸媒。 肆、研究設備及器材 一、藥品類 二氧化鈦：數顆，粒徑越小，轉換效率越好。 碘：數克。 碘化鉀：數毫克。 有機染料分子：甲基藍、紅汞水。 乙酸：數毫升。 乙醇：清洗用。 二、儀器類 1三用電錶：一個，測量機版表面電阻值和太陽電池之電壓和電流使用。 2滴管、量筒、燒杯：各一個。 3玻璃棒：半徑小於5mm，長度20~30cm的圓柱型玻璃棒，或是表面光滑、 半徑均勻的棒子，尺寸不是絕對重要。若無玻璃棒的話，一般險為實驗常用的載玻片亦可代替使用。 4測試導線：兩條，一端為鱷魚夾，另一端為香蕉插頭的導線。 5照度計：一個。 6精密磅秤：一個。 三、其他 ITO：導電玻璃。 研缽、研杵：一組。 鑷子：一個。 3Ｍ膠帶：一捲。 棉花棒：數根。 沙拉脫：一般家用的沙拉脫。 檯燈：一個。 研究過程或方法與研究結果 一、製作出染料敏化太陽能電池 （一）實驗步驟 調配二氧化鈦:水:乙酸=3:4:1(質量比)之二氧化鈦漿料。 加入3滴沙拉脫並攪拌均勻。 將ITO導電面朝上，三面貼上膠帶以控制膜厚。 均勻塗上漿料，在用玻璃刮除多於醬料，製作出約10平方公分大小的二氧化鈦薄膜。 步驟1~4所用的導電玻璃置入染色劑內染色(甲基藍溶液)。 取一片ITO，在導電面上用麥克筆做記號。 將染色過得