Tangerine John

2015/03/16 專題演講

大氣電漿材料製成於能源元件之應用
Applications of atmospheric pressure plasma materials processing on energy devices

陳建彰 國立台灣大學 應用力學研究所

金屬氧化為主體，催化劑，燃料電池。軟性電子元件。大面積電子元件。

工時過長，合作，分工。

大氣電漿，真空電漿，低壓電漿。

Plasma basics：1932年諾貝爾獎得主，表面化學，歐文·朗繆爾（Irving Langmuir）。
游離氣體，整體而言電中性，等量的正負電荷。

低壓電漿，100-1000K，10¹⁵ discharge particles/m³，Low Pressure Plasma，真空設備，維護成本。few torr。

200-700^oC 大氣電漿，常壓電漿。

核融合。

閃電，10²¹ ~ 10²⁷，10⁵K。

用途：

薄膜製程，手邊電子元件，百分之百跑不掉。

Thin film deposition，Plasma etching。

生物工程，表面活化處理，Bio-engineering。

Surface modification。

Nano-materials processing。

電感產生，inductance。

電容式。

電子在電場中加速，撞擊中性粒子，更多電子跑出，離子化。3/2kT，溫度，能量。

抽真空，粒子數減少，降低離子化的電壓，增加平均自由徑(Mean free path)。足夠助跑，足夠能量撞出更多電子。

常壓發展較晚很合理，獲得「穩定的」常壓電漿。

電漿
│太陽
│低溫電漿，部份離子化
││非平衡，電子溫度 > 離子溫度
││平衡，電子溫度 = 離子溫度

negative charges (electrons), positive charges (ions)

Ionization 離子化。

e^- + A → A⁺ + 2e^-

Excitation-Relaxation
energy level
e^- + A → A* + e^-
激發態 A* → A + hv (Photos 光)

不同的能量，不同光譜，波長頻譜變化。

藍 (含碳) → 紅 (含氮) → 白
隨時間變化，發藍光的物質消失。

APPJ caclined graphene oxide pastes.

氮氣電漿，大宗。
氦氣電漿，純量問題。

離子化率 < 0.001%

Dielectric Barrier Discharge

太陽能電池 IV curve

solar cell 矽為主

電子，電洞，正負離子，往外電路走，作功。

開路電壓，短路電流，Area = 輸出功率

Dye sensitized solar cell
染料敏化太陽能電池

不用真空，好與大氣電漿技術匹配。

TiO₂為主。

電解液電化學觸媒，使染料回到基態。
染料吸光，激發態，丟電子。
TiO₂接電子，給外電路。
Pt使電解液還原。

DBD jet deposited TiO₂ DSSCs.

非液態前驅物加入電漿，而是網狀漿料使用網印(screen printing)，在大氣電漿下燒結。