Abstract
摘 要 本論文主要針對光電化學之太陽能電池，即染料敏化太陽能電池 (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)之陰極材料進行研究開發。染料敏化太陽能電池之陰極主要利用佈於導電基板上白金材料進行催化反應，藉以加速太陽能電池之光電化學反應，增加其轉化效率。本實驗室發展利用高分子型保護劑(PVP)所製備出之金屬奈米溶膠，利用濕製程之浸鍍法(Dip-Coating Method)，製備出奈米材料之陰極，即可有效降低製備成本。 本論文試以直接還原法製備不同比例奈米白金/鎳合金溶膠，藉以取代純白金奈米粒子，利用紫外光光譜(UV-Visible Spectrum)及X光粉末繞射儀(X-Ray Diffraction, XRD)，確認製備出白金/鎳合金奈米粒子。根據X 光粉末繞射儀、場發射穿透式電子顯微鏡(Field Emission Transmission Electron Microscopy, FE-TEM)以及感應耦合電漿質譜分析儀(Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy, ICP-MS)分析可以發現，此合成方式所製備出之合金奈米粒子的金屬比例與實驗所設計之合金比例不盡相同，在白金/鎳比例為7/3 與5/5 之間有其合金比例限制存在，致使白金/鎳設計為5/5 之合金粒子的鎳材□混比例無法提高，形成與接近白金/鎳比例為7/3 之合金粒子。除了奈米溶膠之鑑定以外，本論文亦利用感應耦合電漿質譜分析儀、太陽能電池組裝測試以及電化學阻抗譜儀(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)，分析利用奈米粒子溶膠及浸鍍法製備出之陰極試片，並與原溶膠中之白金/鎳合金比例比較，提出一三階段反應程序，即可推論白金/鎳比例設計為7/3 與5/5 之奈米粒子結構上的不同，且合理解釋其陰極阻抗大小及太陽能電池效率表現。 本論文並進一步利用添加不同錯合劑的方式改質原製備方法，利 用感應耦合電漿質譜分析儀分析發現藉由酒石酸根離子作為錯合劑，即可改善白金/鎳之合金比例。但其製備為陰極時的太陽能電池效率並不如預期，即表示酒石酸根離子之存在可能影響了白金/鎳之奈米結構，亦或是其存在於陰極上影響了陰極催化效果。此結果有待更進一步之探討以協助未來之研究開發。