期刊刊名：科學與工程技術期刊 　 卷期：14卷2期

篇名出版日期：2018年9月1日

作者：蔡鎮宇,張志嘉,黃詩詠,李世傑,姚品全

語言：Chinese

關鍵字：石墨烯,哈莫法,電泳沉積,染敏太陽電池,阻抗分析,graphene, modified Hummer's method, electrophoretic deposition, dye-sensitized solar cells, impedance analysis

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摘要：
本研究以化學還原法合成石墨烯片（Graphene platelets），以天然石墨為原料，採用改良式哈莫法（modified Hummers method）製程，增加預氧化程序，並避免使用硝酸鈉，使得製程更為安全與環保。X-ray繞射分析證實石墨烯成品的層間距離增加；原子力顯微鏡照片推估石墨烯的平均厚度為13.782 nm，約為20層天然石墨的層間距離。拉曼分析指出聯胺還原使石墨烯材料中的缺陷與錯位明顯減少，然而無論還原與否，結構的拉曼2D峰值均遠低於天然石墨，顯示成品的層間堆疊不夠規律整齊。合成的石墨烯具有良好的導電性，但可見光透過率較差。於透明導電玻璃基板，以直流電泳在石墨烯懸浮水溶液中沉積石墨烯薄膜。探討不同電泳參數對於薄膜電性的影響，結果指出較高操作電壓與較長沉積時間，可以得到較佳導電性的薄膜。當操作電壓10V，沉積時間60秒時，石墨烯薄膜導電性最好，其片電阻為280.1 ±4.5 Ω/□，具有載子濃度為4.34×10¹⁷ cm¯³；遷移率為569.5 cm²V¯¹s¯¹。電子能譜分析顯示，直流電泳沉積於鍍膜的同時，可將原石墨烯表面的含氧官能基還原成碳環結構。取導電性最佳的鍍膜產品做為染敏太陽電池的對電極，以此所組裝的元件，進行光伏測試，並與傳統的白金對電極比較，結果顯示其DSSC元件的光電轉換效率僅為白金電極所製作元件的20%，如果於石墨烯表面濺鍍一薄層白金，可以大幅提升對電極的活性，此一現象與電化學阻抗分析結果相符。

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