染料敏化太陽能電池是第三代的太陽能電池，由奈米薄膜製備而成，具有低成本、簡易製程、高透光、多彩、無毒和可撓性，還可以在低照度下發電，雖然目前最高效率只做到11.9%，但是卻非常適合用在小型電子產品，還可以製成建築玻璃，應用於綠建築，是很有潛力的一種太陽能電池。

鈣鈦礦太陽能電池是目前最受矚目的第三代太陽能電池，其具有很高的光吸收係數，可以吸收更多光子產生載子，和夠長的載子遷移長度，可以確保載子通過外部電路形成電流，還有非常長的載子壽命，可以降低電子電洞對的複合率，從2009年才開始急速發展，效率就從3.8%暴增到23.7%，跟目前最成熟的第一代矽晶太陽能電池已經相去不遠了，是目前眾多研究團隊的研究方向。

本研究透過材料特性分析及元件特性分析，用不同的材料和製程優化染料敏化太陽能電池及鈣鈦礦太陽能電池，總共有三個部份:一、摻雜不同比例浴銅靈(BCP)於鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層(PCBM)中， BCP可以有效的修復PCBM的缺陷，和提升元件的導電性，在添加15%的BCP情況下，可以達到最佳的效率的11.96%。二、使用兩種不同的旋塗方式旋塗浴銅靈(BCP)於電子傳輸層(PCBM)上，分別是動態旋塗和靜態旋塗，比較兩種旋塗所帶來的差異和好壞，當使用動態旋塗時，可以到最佳的效率14.22%。三、將半胱胺酸跟奈米金顆粒以不同的比例鍵結在一起，然後與氧化石墨烯(GO)混合，用來取代染料敏化太陽能電池的白金對電極，當半胱胺酸跟金顆粒以7:10的比例混合時，可以達到8.83%的高效率，超過使用白金時的8.05%。

Dye-sensitized solar cells are the third generation of solar cells. They are made of nano-films. They have low cost, simple process, high light transmission, colorful, non-toxic and flexible, and can also generate electricity in low light, although currently the highest The efficiency is only 11.9%, but it is very suitable for small electronic products. It can also be made into architectural glass and used in green buildings. It is a solar cell with great potential.

Perovskite solar cells are currently the most noticeable third-generation solar cells. They have a high light absorption coefficient, can absorb more photons to generate carriers, and a long enough carrier migration length to ensure that the carriers pass through the outside The circuit forms a current and has a very long carrier lifetime, which can reduce the recombination rate of the electron hole pair. Since 2009, it has developed rapidly, and the efficiency has increased from 3.8% to 23.7%, which is the most mature first generation. Silicon solar cells are not far off, and are the research direction of many research teams.

This study uses material and device characteristics analysis to apply different materials and process conditions for dye-sensitized solar cells and perovskite solar cells. There are three parts in total. First, doping Bathocuproine (BCP) with different proportions in the electron transport layer(PCBM) of perovskite solar cells. BCP can effectively repair the defects of PCBM and improve the conductivity of components. The results showed that the highest PSC efficiency of about 11.96% was obtained at the adding 15% BCP.
Second, using two different spin-coating methods to spin-coat Bathocuproine(BCP) on the electron transport layer(PCBM), which are dynamic spin-coating and static spin-coating, respectively. Compare the differences and goodness of the two spin-coating methods. When using dynamic spin coating, the best efficiency can be 14.22%.
Third, Cysteine and nanogold particles are bonded together at different ratios, and then mixed with graphene oxide (GO) to replace the platinum counter electrode of dye-sensitized solar cells. When mixed in a ratio of 7:10, a high efficiency of 8.83% can be achieved, exceeding 8.05% when using platinum.

致謝 I
摘要 III
Abstract V
目錄 VII
圖目錄 XI
表目錄 XV
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.1.1 能源概論 1
1.1.2 全球暖化 2
1.1.3 再生能源 3
1.1.4 太陽能 4
1.2 太陽能電池 6
1.2.1 太陽能電池發展及種類 6
1.2.2 染料敏化太陽能電池 8
1.2.3 鈣鈦礦太陽能電池 11
1.3 實驗儀器與原理研究 15
太陽光模擬器(Solar Simulator) 15
電化學分析儀(Electrochemical Instrumentation) 18
外部量子效率量測儀(External Quantum Efficiency Measurement System) 20
場發射掃描式顯微鏡(Field-emission Scanning Electron Microscope) 21
X光能量散佈光譜儀(Energy-dispersive X-ray Spectrometer,EDS) 22
原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscope) 23
X光繞射分析儀 (X-Ray Diffractometer) 24
X光光電子能譜儀 (X-ray Photoelectron Spectrometer) 25
拉曼光譜分析儀(Raman) 26
紫外光/可見光光譜儀 (UV/VIS Spectrometer) 27
1.4 參考文獻 28
第二章 摻雜不同比例的浴銅靈於鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層PCBM之研究 33
2.1 前言 33
2.2 實驗方法 35
2.2.1 材料製備 35
2.2.2 元件製作 36
2.3 結果與討論 38
2.3.1 材料特性分析 38
表面形貌分析 38
元素結構分析 43
光學特性分析 46
2.3.2 元件特性分析 48
J-V Curve 分析 48
外部量子效率分析(IPCE) 51
2.4 結論 52
2.5 參考文獻 54
第三章 旋塗浴銅靈緩衝層提升鈣鈦礦太陽能電池效率之研究 55
3.1 前言 55
3.2 實驗方法 57
3.2.1 材料製備 57
3.2.2 元件製作 58
3.3 結果與討論 60
3.3.1 材料特性分析 60
表面形貌分析 60
元素結構分析 66
光學特性分析 68
3.3.2 元件特性分析 70
J-V Curve曲線分析 70
外部量子效率分析(IPCE) 73
3.4 結論 74
3.5 參考文獻 76
第四章 石墨烯/半胱胺酸/奈米金複合材料於染料敏化太陽能電池對電極之研究 77
4.1 前言 77
4.2 實驗方法 79
4.2.1 材料製備 79
4.2.2 元件製造 81
4.3 結果與討論 83
4.3.1 材料特性分析 83
表面形貌分析 83
元素結構分析 89
電化學循環伏安分析 96
4.3.2 元件特性分析 97
J-V Curve分析 97
外部量子效率分析 99
電化學阻抗頻譜分析 100
老化實驗分析 101
4.4 結論 102
4.5 參考文獻 104
第五章 總結論 105

1.4 參考文獻
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