T-27 太陽能電池
學生領取專用器材，課後器材收回清點 ：
二組共用：瑪瑙研缽、研缽、膠帶台、2Ｂ鉛筆、剪刀
每組領取：
小培養皿（2）
長尾夾（4）
導電玻璃（4）
氧化鋁坩堝（4）
玻棒（1）
扁金屬刮杓（1）
電表及連接線（1）
合成N
3染料：價昂有毒，共用 天然染料：
單組：洛神花水萃取液
雙組：樹葉乙醇萃取液
目的：
學習太陽能電池之製作原理及性質測定。
實驗技能：
研磨
三用電表
塗布（coating）
組裝（assembling）
原理一：染料敏化太陽能電池
正極：塗布石墨之導電玻璃
負極：塗布二氧化鈦之導電玻璃
（TiO
2吸附合成染料為光敏劑）
電解液：I
2/I
-（二片導電玻璃間）
e
-染料*
原理二：太陽能電池電子傳遞
染料敏化二氧化鈦太陽能電池電子傳遞過程示意圖：
染料（基態） + 光能 染料*（激發態）
染料* + TiO
2 e
-(TiO
2) + 染料
+
染料
++ I
- 染料 + 1/2 I
2
1/2 I
2+ e
-(石墨電極) I
-染料 染料*
h
TiO
2石墨
I
2e
-e
-e
-e
-e
- TiO2/染料導電玻璃(－)
e-
導電玻璃(+) I
2h
染料
TiO
2價帶
e-
TiO
2傳導帶
石墨
e-
e- e-
I3
原理二：染料吸光及可見光光譜
染料敏化太陽能電池
– 二氧化鈦所吸附之合成染料吸收光能
– 經由一連串的電子傳遞將光能轉變為電能
自然界：花青素或葉綠素也具有吸光作用
– 以光譜儀測定染料或花青素的吸收光譜 – 與相對太陽光強度比較
– 瞭解其吸光作為選擇染料的參考
400 500 600 700 波長 (nm)
吸收度 相對太陽光強度
合成染料
相對太陽光強度（橙線）與 葉綠素（綠線）之吸收光譜實驗步驟I :製備TiO
2塗布之負極
以電表兩支探棒碰觸玻璃表面量測 確定玻璃導電的一面。
玻璃導電面向上
二對邊以膠帶固定
覆蓋3~4 mm
實驗步驟I :製備TiO
2塗布之負極
3M膠帶固定
導電玻璃
TiO2膠體溶液膠
帶固定 手握玻璃棒
推塗
*以玻棒推塗方式塗布 非滾動玻棒
*建議塗一層就好
*失敗可洗淨重來 1 g TiO
2+ 10滴HNO
3研磨均勻 重複2～3次
1～2滴TiO
2膠體溶液於玻璃
以玻璃棒推塗
TiO
2塗布之導電玻璃
實驗步驟I :製備TiO
2塗布之負極
塗布TiO
2的導電玻璃
於氧化鋁坩堝上高溫爐中 450℃燒結20分鐘
冷卻至約50
oC
塗膜面朝上浸泡合成染料溶液 或天然染料萃取液中約10分鐘 染料敏化TiO
2塗布之導電玻璃
（太陽能電池之負極）
實驗步驟 II：製備石墨塗布之正極
另一片導電玻璃
2B鉛筆將導電面塗一層碳 置於氧化鋁坩堝高溫爐中 450℃加熱5分鐘
石墨塗布正極
10
實驗步驟III : 組裝
壓附石蠟膜
之TiO2負極 石墨正極 正負極交錯對疊 固定正負極 連接電表鱷魚夾
石蠟凹膜於TiO
2玻璃 1~2滴I
2/I
-液於所圈區塊 成為一個碘電解液池
石墨正極放在TiO
2負極上 導電面相對接觸
塗布TiO
2處盡量覆蓋住 兩片玻璃略微錯開
沒塗TiO
2的一邊露出 作為電極連接點
兩支長尾夾夾住固定 鱷魚夾接上兩邊電極
（+）
（－）
11
實驗步驟IV : 測量電壓及電流輸出
太陽能電池效能的影響
照光與不照光
室內光或戶外光
改變光源或距離
其他
太陽能電池的應用
？
三用電表功能說明
量測電壓、電流、電阻
中央圓盤切到所量測功能區域 V 測量電壓
Ω 測量電阻 A 測量電流
每區域都有不同精密度可選擇
有四個正負極電線接孔
COM為共用極，固定插黑色接線
13
三用電表使用說明
測電流
紅色正極接線，接在 標明mA插孔
可換成鱷魚夾接線，
方便夾住太陽能電池 測電阻
紅色正極接線
，接在標 明Ω插孔
值顯示1，表示電阻值 超過可測量最上限（不 導電）
請注意中央圓盤切換區域與下方四個正負極電線插孔位置
注意事項
學生課前領取專用器材，課後分類回收，檢查清點數量。
實驗前先以95%酒精淋洗導電玻璃表面，以紙巾沾乾。
天然染料萃取液之製備
– 剪碎的洛神花（水）或樹葉（酒精）
– 加水或酒精溶液研磨後
– 傾析分離（或過濾）萃取液於培養皿中
導電玻璃回收重複使用：
– 用水沖洗塗碳的電極，用紙沾乾後，置於石墨電極盒中 – TiO
2電極以經酒精潤濕的紙將TiO
2擦除，放於TiO
2電極盒
