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水熱法成長氧化鋅奈米線陣列應用於染料敏化太陽能電池
(2009) 陳冠文
本研究使用溶膠凝膠法(sol gel method)製備氧化鋅薄膜，作為成長氧化鋅奈米線陣列基底，經退火處理後，可得到高結晶的微小表面顆粒種子層；水熱法(Hydrothermal method)的水溶液環境中利用氧化鋅特有極性表面特性，在同質氧化鋅種子層上成長奈米線陣列，控制反應水溶液濃度以及成長時間，製備出高準直性的奈米線陣列，得到最佳的電極長度與長寬比(L=2300 nm, L/D=46)。在水熱環境中摻雜2 at.%鋁使氧化鋅奈米線增強結晶性，使長寬比由46增加至60.5，改善電極表面形貌，鋁離子的嵌入亦能增強電子傳導性與材料表面極性，使奈米線電極對染料吸附能力增加、抑止ZnO2+/dye錯合物的產生。以更換反應水溶液方式持續成長摻雜鋁奈米線增加體表面積，接續成長方式使電極長度由2.3 m增加至6.6 m，而效率則由0.152%提升至0.834%。摻雜2 at.%鋁氧化鋅奈米線電極，在相似長度下(約6.5 m)，改善電池效率由純氧化鋅奈米線陣列的0.492%提升至0.834%。