4-1 染料比較
本實驗所比較染料分別為：N719、Z907 和自製的紅蘿蔔染料，
光譜圖如圖 4-1、4-2 所示。半導體電極使用 Sol-Gel 法製作半導體電 極，對電極為白金，電解液為 。
實驗結果，圖 4-3 為 N719 染料的 I-V 曲線圖，圖 4-4 為 Z907 染 料的 I-V 曲線圖，圖 4-5 為紅蘿蔔染料的 I-V 曲線圖。由表 4-1、圖 4-6、圖 4-7 和圖 4-8，得知 N719 的開路電壓、短路電流和轉換效率 為高，Z907 染料次之，紅蘿蔔染料目前效率看起來最低。
雖然紅蘿蔔染料效率不高，但因其價格便宜、取得容易，因為他 為天然植物萃取不具毒性，所以實驗中得以大量採用。
4-2 半導體電極
在染料敏化太陽能電池中，半導體電極為其重要元件之一，而本 研究最主要的目的為製作可撓性染料敏化太陽能電池，因此比較不同 光電極的製程，在玻璃基板及可撓性 PET 基板上之光電特性，為一 重要實驗。
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4-2-1 不同半導體電極製程於 ITO 玻璃之光電特性分析
本研究比較幾種不同半導體電極製程在 ITO 玻璃上的差異，染 料使用紅蘿蔔經過隔水加熱粹取之天然染料，電解液為 ，對電 極為白金。
實驗結果，圖 4-5 為(A)Sol-Gel 法的 I-V 曲線；圖 4-9 為(B)先 Sol-Gel 一層 TiO2再噴上一層 PEO 內含 25wt%的 TiO2的 I-V 曲線，
圖 4-10 為(C)電紡絲法噴上一層 PEO 內含 25wt%TiO2的 I-V 曲線，圖 4-11 為(D)電紡絲法噴上一層 PEO 內含 10wt%TiO2的 I-V 曲線，圖 4-12 為(E)電紡絲法噴上一層 PVAc 內含 25%TiO2。
由表 4-2 和圖 4-13、圖 4-14 和圖 4-15 可以發現，Sol-gel 法(A) 是最好的製程方法、其次為(B)Sol-Gel 加上一層電紡絲，電紡絲中最 好的是高分子材料使用 PVAc。由(C)和(D)可以得知二氧化鈦比例越 高光電性質越佳。
4-2-2 不同半導體電極製程於 ITO PET 之光電特性分析
將基板從玻璃換成 PET 薄膜時，要比較不同製程在 PET 導電膜 上的差異，以下我們做了幾組實驗，(A)為 Sol-Gel 法在 PET 上塗上
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一層二氧化鈦，(A)的 I-V 曲線如圖 4-16，(B)為先 Sol-Gel 一層 TiO2 再以電紡絲法噴上一層 PEO 內含 25wt%TiO2，(B)的 I-V 曲線如圖 4-17，
(C)為電紡絲法噴上一層 PEO 內含 25wt%TiO2，(C)的 I-V 曲線如圖 4-18，(D)為電紡絲法噴上一層 PVAc 內含 25wt%TiO2，(D)的 I-V 曲 線如圖 4-19。
由表 4-2、圖 4-20、圖 4-21 和圖 4-22，(A)、(B)、(C)和(D)四種 製程在 PET 上(D)為最好的參數
4-2-3 同製程不同基板之比較
由表 4-3、圖 4-23、4-24 和 4-25 來看，本來 Sol-Gel 法在 ITO 玻 璃上效率最佳，現在下降到跟電紡絲噴上一層 PEO 相差不遠，光電 性質以電紡絲噴上一層 PVAc 最好，應與 PET 基板帄整度不好，
Sol-Gel 法無法均勻附著在基板上有關，但電紡絲法沒有此種限制。
此外除了 PVAc 以外，所有製成光電性質都呈現下降的趨勢，應 該與 ITO PET 基板電阻值過高有關。
4-2-4 可撓性 PET 彎折測詴
經過彎折後 Sol-Gel 法抹上二氧化鈦有散掉、脆裂的現象，它的
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粗糙，達到當初設定的要求，當放大至 5000 倍時如圖 4-31(f)，可觀 察到表面有帄均散佈的孔洞，應為溶劑揮發時所形成，TiO2粉末大約 30nm。
4-3-1 表面化學成分分析及掃描偵測化學成分分佈
以能量散佈分析儀（EDS）進表面化學成分分析及掃描（Mapping）
偵測化學成分分佈，觀察表 4-6，在 ITO-blank 這欄中，含量最多為 銦，其次是氧，再來才是錫，符合 ITO 導電膜為 90% In2O3+10% SnO2； 在 ITO-TiO2這欄中，抹上 TiO2後鈦的含量最多，其次是氧，但銦跟 錫重量比微乎其微；在 ITO-TiO2-PVAc 這欄，因為 PVAc 跟 PEO 為 高分子聚合物，故重量比最多為碳，其次為氧，接下來才是鈦，銦跟 錫幾乎為零。
61 Sol-Gel &
Electrospinning
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表 4-3 不同半導體電極製程於 ITO PET 之光電特性
Voc(V) Isc(mA) Jsc(mA/cm2) F.F.(%) η(%) Sol-Gel 0.20898 0.00648 0.00072 39.885 0.00006 Sol-Gel &
Electrospinning Sol-Gel &
Electrospinning
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表 4-5 不同製程在 PET 基板折過與未折之比光電特性
Voc(V) Isc(mA) Jsc(mA/cm2) F.F.(%) η(%)
Sol-Gel
Original 0.20898 0.00648 0.00072 39.885 0.00006 break off 0.13009 0.00142 0.00016 57.895 0.00001
Electrospinning PVAc
Original 0.40299 0.04608 0.00512 49.061 0.00101 break off 0.44403 0.06102 0.00678 56.943 0.00171
表 4-6SEM-EDS 放大倍率 1000 倍
Ito-blank ITO-TiO2 ITO-TiO2-PVAc
Element Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic%
C K 25.23 37.31
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圖 4-1 N719 及 Z907 光譜圖
圖 4-2 天然植物光譜圖比較
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圖 4-3 在 ITO 玻璃上 Sol-gel 法浸泡 N719 染料之 I-V 曲線
圖 4-4 在 ITO 玻璃上 Sol-gel 法浸泡 Z907 染料之 I-V 曲線
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圖 4-5 在 ITO 玻璃上 Sol-gel 法浸泡紅蘿蔔染料之 I-V 曲線
圖 4-6 不同染料在 ITO 玻璃上開路電壓比較
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圖 4-7 不同染料在 ITO 玻璃上短路電流比較
圖 4-8 不同染料在 ITO 玻璃上效率比較
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圖 4-9 在 ITO 玻璃上 Sol-Gel 加上 Electrospinning PEO 溶液內含 25wt% TiO2之 I-V 曲線
圖 4-10 在 ITO 玻璃上 Electrospinning PEO 溶液內含 25wt% TiO2之 I-V 曲線
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圖 4-11 在 ITO 玻璃上 Electrospinning PEO 內含 10wt% TiO2之 I-V 曲 線
圖 4-12 在 ITO 玻璃上 Electrospinning PVAc 內含 25wt% TiO2之 I-V 曲 線
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圖 4-13 不同半導體電極製程於 ITO 玻璃之開路電壓
圖 4-14 不同半導體電極製程於 ITO 玻璃短路電流比較
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圖 4-15 不同半導體電極製程於 ITO 玻璃效率比較
圖 4-16 在 ITO PET 上 Sol-gel 法之 I-V 曲線
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圖 4-17 在 ITO PET 上 Sol-Gel & Electrospinning PEO 內含 25wt% TiO2 之 I-V 曲線
圖 4-18 在 ITO PET 上 Electrospinning PEO 內含 25wt% TiO2之 I-V 曲 線
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圖 4-19 在 ITO PET 上 Electrospinning PVAc 內含 25wt% TiO2之 I-V 曲線
圖 4-20 不同製程在 ITO PET 上的開路電壓
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圖 4-21 不同製程在 ITO PET 上的短路電流
圖 4-22 不同製程在 ITO PET 上的效率比較
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圖 4-23 同製程在不同基板之開路電壓比較
圖 4-24 同製程在不同基板之短路電流比較
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圖 4-25 同製程在不同基板之效率比較
圖 4-26 在 ITO PET 上 Sol-gel 法經過彎折之 I-V 曲線
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圖 4-27 在 ITO PET 上 Electrospinning PVAc 內含 25wt% TiO2經過彎 折之 I-V 曲線
圖 4-28PET 基板折過與未折開路電壓之差異
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圖 4-29 PET 基板折過與未折短路電流之差異
圖 4-30 PET 基板折過與未折效率之差異
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(a) ITO 玻璃放大倍率 500 倍 (b) ITO 玻璃放大倍率 5000 倍
(c) TiO2表面型態放大倍率 500 倍(d) TiO2表面型態放大倍率 5000 倍
(e)TiO2、PVAc/PEO 放大 500 倍(f) TiO2、PVAc/PEO 放大 5000 倍 圖 4-31 電子顯微鏡觀察表面型態
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(a) Ito-blank-SEM-EDS 放大倍率 1000 倍
(b) ITO-TiO2-SEM-EDS 放大倍率 1000 倍
(c) ITO-TiO2-PVAc-SEM-EDS 放大倍率 1000 倍 圖 4-32 以 SEM-EDS 放大倍率一千倍觀察
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