高效能低維度鈣鈦礦材料應用於光電化學元件

研究計畫: 政府部門科技部計畫

專案詳細資料

說明

本研究論文旨在通過使用易於製造的染料敏化太陽能電池作為合適的量測平台來評估空氣穩定的電化學耐用鈣鈦礦材料。在第三章通過使用於透明層的商用Ti-Nanooxide塗料並且優化光散色層的二氧化鈦塗料,來建立一個穩定、可靠、低成本且易於製造的染料敏化太陽能電池。在不使用高溫高壓設備合成二氧化鈦奈米和微米顆粒的情況下,通過添加重量比為50 %的二氧化鈦固體製備均勻可靠的光散射二氧化鈦塗料,該塗料由Ti-Nanoxide/ST-41(重量比為2/1)和聚乙二醇(PEG,相對於ST-41的重量比為25%)溶於第三丁醇/去離子水(體積比為9/1)的混合溶劑中。獲得高達8.47%的電池性能並具有良好的重現性和可靠性,可用於進一步研究鈣鈦礦電極的電催化性能。 在第四章中通過使用100%的甲脒作為 A 位分子,摻雜10%的碘化鍺(II)於B位元素穩定劑並添加四烷基鹵化銨作為表面鈍化劑,成功製造出結構為發泡鎳基板/二氧化鈦/甲脒碘化鉛鍺(NF/TiO2/FA(Pb1-xGex)I3)的空氣穩定和電化學耐用的鈣鈦礦電極。所有被不同四烷基鹵化銨鈍化的FA(Pb1-xGex)I3鈣鈦礦薄膜均表現出良好的α-FAPbI3結晶並保持良好的熱力學穩定性,在空氣中至少四個月沒有任何晶體分解或衰變。當表面鈍化劑的四烷基銨陽離子中烷基取代基的長度從乙基(C2)逐漸延長至十二烷基(C12)時,我們發現四正己基銨(THA)碘化物可提供最佳的電池性能。在FA(Pb1-xGex)I3表面添加溴化物(THA-Br)可形成少量FAPbBr3作為額外的活性位點來增益I–/I3–的氧化還原反應,然而當表面添加氯化物(THA-Cl)時,THA-Cl的團聚使得表面鈍化效果低下以及覆蓋了電活性位點,導致FA(Pb1-xGex)I3的電催化能力下降。最佳的 NF/TiO2/FA(Pb1-xGex)I3/THA-Br0.5I0.5電極對多種氧化還原介質(I–/I3–, CoII/III-phen和CuI/II-dmp)均表現出良好的電化學耐用性和電催化能力。優化後的NF/TiO2/FA(Pb1-xGex)I3/ THA-Br0.5I0.5對電極可使其染料敏化太陽能電池在I–/I3–系統中達到8.50% (1個太陽光),而在1 klux (飛利浦 T5 燈)下可達到22%,且均具有良好的重現性,相較於傳統的白金對電極(9.78%),可達其效能的87%,顯示出空氣穩定之鈣鈦礦電極在各種電化學系統中具有無限的應用潛力。
狀態已完成
有效的開始/結束日期2019/11/012021/07/31

Keywords

  • 空氣穩定鈣鈦礦
  • 對電極
  • 染料敏化太陽能電池
  • 電催化劑
  • 非白金

指紋

探索此專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。