臺灣國際科展

量子點敏化太陽能電池中光電極應用於水裂解之產氫

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2013年
科別
化學
得獎情形
二等獎
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
許名智,張煥宗
作者
高廷瑋,何芷寧
關鍵字
量子點,光電極,水裂解產氫
備註
美國ISWEEEP正選代表:2013年美國國際永續發展3E科學競賽

摘要或動機

本研究將探討所合成的金屬硫化物製備於量子點敏化太陽能電池之光電極,並應用於水裂解反應,使之產生氫氣作為新型替代能源。以硝酸鋅、硝酸鎘、氧化硒及硫化鈉作為起始物,利用化學浸泡法(Chemical Bath Deposition, CBD) 於氧化錫參雜氟之導電玻璃(fluorine-doped tin oxide, FTO)表面上,製備不同層數量子點硫化物之光電極。當CBD循環層數為1、5及7時,運用紫外光-可見光吸收光譜儀與掃描式電子顯微鏡分別可觀察到光譜變化,與球狀、團簇狀,以及緞帶狀奈米材料之結構。另外以線性掃瞄伏安法測量光電流,在一個太陽光強度(100 mW cm-2)照射下,當電壓為1.3 V (vs. Hg/Hg2Cl2) 時, TiO2/(CdZnS)4/(CdZnSe)2/ZnS光電極之光電流可達 79.24 mA,可證明經CBD循環製成之量子點電極具有高電催化活性。此外將沉積不同量子點的光電極與硫化鈷反電極結合後製成不同的太陽能電池,在一個太陽光強度照射下測量其光電轉化效率,當使用的光電極為 TiO2/(CdZnS)4/(CdZnSe)2/ZnS 時,可得最大轉化效率η為 2.40 %。更進一步,以此光電極在定電壓下進行水裂解反應,由自製的氫氣收集器收集氫氣,可得其與白金對電極產氫率為 0.98 mmol/hr,以此可確定最佳化的光電極。


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檔案名稱 檔案大小 格式
量子點敏化太陽能電池中光電極應用於水裂解之產氫 3 MB Adobe Reader(Pdf)檔案