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染料敏化太陽能電池DIY

105/01/20 瀏覽次數 7960
太陽能是目前人類使用最環保的綠色能源之一,缺點就是成本高,而且發電效率仍然有改善­空間,怎麼樣能更進步呢?清華大學戴明鳳教授推廣DIY太陽能電池,帶領學子學習製作D­IY太陽能電池,用的材料很特殊但也很家常,像是藍莓果汁、食用醋、洗碗精、甚至是用來­做面膜的敷臉材料,成本不用百元。

染料敏化太陽電池DIY實驗步驟說明
  清華大學物理系戴明鳳教授

Step 1. 
 TiO2 結晶型粉末放入小紙杯中,加入數滴稀醋酸溶液,反覆攪拌。
 加入些許(1~2滴)介面活性劑,直到獲得近似膏狀之均勻膠體懸浮即可。
 註:稀醋酸製備方式為將0.2 mL的冰醋酸緩緩加入50 mL的去離子水中。(若無稀醋酸可用DI純水替代)
Step 2.
 以三用電表判別導電玻璃之導電面。
 導電面阻值有變化即可
Step 3.
 把導電玻璃的導電面朝上,用一般膠帶將其中三個邊貼著(黏貼寬度:兩邊約2 mm,一邊約3-5 mm。)
 用沾有乙醇的棉花棒輕輕拭去表面污垢或是油脂。
Step 4.
 將TiO2稀態膠體,以載玻片均勻的平鋪在導電玻璃的導電面上。(膠帶的用途為控制薄膜的厚度,而預留的三個邊,可作為封裝電池與延伸電極之用)
Step 5.
 塗佈完成後小心的把膠帶移除,避免過於乾燥才撕去膠帶,以免破壞薄膜。
Step 6.
 用烤箱將塗有TiO2薄膜之導電面朝上以150度加熱烘烤10~20分鐘。(加熱過程中,薄膜會因為介面活性劑被燒掉,而呈淺棕色)
Step 7.
 將烘烤完成之TiO2電極,浸泡於萃取完成且濾淨過之染料色素中,成為寶藍色後取出 (約5分鐘)。(注意!烘烤完成需先降溫,再浸泡於染料中,以防TiO2薄膜龜裂)
Step 8.
 另取一片等面積的導電玻璃,將導電面用蠟燭燃燒的火焰來回移動,即可鍍上一層碳膜(Carbon)。用棉花棒擦去三邊碳膜(寬度同TiO2電極)(白金電極的催化效果較佳,但其製作設備較複雜且成本高)
Step 9.
 待TiO2電極成為寶藍色後取出,用衛生紙輕壓,吸除多餘染劑。滴入兩滴電解液,再把電解液搖晃均勻,如有太多的電解液則將它稍微吸乾。
Step 10.
 把兩電極鍍膜面相對組裝起來,延伸電極的側邊需交錯開。(本實驗僅以小鋼夾組裝及固定兩片電極,標準製程須以膠裝封合,以防止電解液滲漏)
Step 11.
 將兩電極接至三用電表,負端接TiO2工作電極,正端接鍍有碳膜之對電極。
 將塗有TiO2薄膜之電極面朝上,置於模擬燈源或陽光下測試即可。

(詳細說明請參考簡報檔P.27~38)
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