實驗儀器

本實驗所製作出試片會於第一次陽極氧化之產物進行相轉變後以 X-射線繞射分析(X-ray Diffraction, XRD)分析其晶體結構，爾後以掃描式電子 鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)分析其表面及側面形貌，於染料吸 附之後以紫外-可見分光光度法（Ultraviolet–visible spectroscopy，UV-Vis）

分析其染料吸附狀況，於電池組裝完成後以電壓電流特性曲線(I-V curve) 分 析 元 件 於 太 陽 光 下 之 發 電 效 率 ， 最 後 量 測 單 波 長 光 電 轉 化 效 率 (Monochromatic Incident Photon-to-electron Conversion Efficiency, IPCE)分析 其單色光的轉換效率。

3.4.1 X-射線繞射分析

實驗試片在經過第一次陽極氧化且以熱處理相轉變之後，需要利用 X-射線繞射分析(X-ray Diffraction, XRD)，以非破壞性的 X-射線在不同角度 入射，由於晶體結構會使特定角度之入射射線產生建設性干涉，藉此得以 根據改變角度之 2θ 繞射圖分析材料之晶體結構為何。本實驗使用之 XRD 儀器為程金保老師實驗室之 New D8 Discover X-Ray Diffraction System，為 圖 3.16 之照片所示。

圖 3.16 X-射線繞射分析儀器照

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3.4.2 掃描式電子顯微鏡

實驗試片在經過第一次陽極氧化產生二氧化鈦奈米管，需要利用掃描 式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)來檢視奈米管薄膜之表 面以及側面之形貌，其原理為以電子槍射出電子束對樣品表面進行掃描，

由於電子束受到樣品之影響會產生二次電子和背向散射電子，藉由接收此 二種電子之資訊便能顯示出樣品之形貌及顯示其原子序之差異，因此利用 SEM 能夠檢視實驗進行參數所得到之成品表面狀況。本實驗主要使用之 SEM 型號為國立臺北科技大學的SEM ZEISS ∑IGMA Essential，為圖 3.17 之照片所示。

圖 3.17 掃描式電子顯微鏡儀器照

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3.4.3 紫外-可見分光光度法

在光電極進行染料吸附之後，為了判斷光電極對染料之吸附狀況是否 良好，需要利用紫外-可見分光光度法（Ultraviolet–visible spectroscopy，UV-Vis）進行良色，藉由測量接收到之反射及穿透光，便能夠得到測定對象之 不同光波長的吸收率，以確定染料完全附著於光電極上。實驗所用 UV-Vis 儀器為鄧敦平老師實驗室之 F10-RT-UV，為圖 3.18 之照片所示。

圖 3.18 UV-Vis 儀器照

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3.4.4 電壓電流特性曲線分析

染料敏化太陽能電池組裝完成之後，需要對其光電轉換效率做檢測，

其中模擬一般日照情境下之光電轉換效率則是以 AM1.5 的照光狀況下，電 池受照射產生之電壓電流特性曲線(I-V curve)來進行分析。實驗所使用 I-V curve 儀器為本實驗室之儀器，儀器是 Photovoltaic Cell I-V Test Stations，

為圖 3.19 之照片所示。

圖 3.19 I-V curve 量測之儀器照

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3.4.5 單波長光電轉化效率

電池組裝完成之後，需要對其光電轉換效率做檢測，除了一般太陽光 的情境模擬之外，對於各個單波長光波的光電轉換效率也是值得探討的目 標，因此需要使用單波長光電轉化效率(Monochromatic Incident Photon-to-electron Conversion Efficiency, IPCE)之儀器分析電池於各波長時相對應的 光電轉換效率為何，並繪出相關曲線。實驗所使用 IPCE 儀器為本實驗室 之儀器，儀器是 Newport 的 QEPVSI-b Measurement System，為圖 3.20 之 照片所示。

圖 3.20 IPCE 量測之儀器照

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