一鍋化連續式碳氫鍵芳香環化反應於染料敏化太陽能電池與鈣鈦礦太陽能電池之應用

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盧冠銘(Kuan-Ming Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學工程與材料工程學系

論文名稱

一鍋化連續式碳氫鍵芳香環化反應於染料敏化太陽能電池與鈣鈦礦太陽能電池之應用
(Development of One-Pot Reactions for Dye-Sensitized and Perovskite Solar Cells via Sequential C-H Arylations.)

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摘要(中)

功能性有機小分子已被廣泛應用於半導體材料中，而傳統合成法需要較多且複雜的步驟。本研究中將利用一鍋化連續式直接碳氫鍵芳香環化反應來製備D-A-π-A形式的有機染料分子 (CYL-20及CYL-21) 與以3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT) 為中心結構的D-π-D-π-D形式的電洞傳輸材料 (KM01-KM07) 並分別應用於染料敏化太陽能電池與鈣鈦礦太陽能電池中，其中鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率可達15 %以上。本研究可給予材料科學家們新的思維，可利用更加便利，更少合成步驟的方法合成具功能性的有機小分子。

摘要(英)

We use 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT), thiophene as middle core and π-linker. In the end groups, we use different donors such as triphenylamine (TPA), carbazole with different alkyl chain to measure their electrochemical, thermal properties, hole mobility and photovoltaic performance. For applications in dye-sensitized solar cells (DSSCs) and perovskite solar cells (PSCs), we demonstrate that two D-A-π-A type new organic sensitizers (CYL-20 and CYL-21) and D-π-D-π-D type hole-transporting materials (KM01-KM07) can be step-economically synthesized by one-pot reactions through sequential C-H arylations. The PCE of perovskite solar cells (PSCs) device achieves 15%. This work aims to provide facile access to high-performance organic sentizers and hole-transporting materials.

關鍵字(中)

★ 一鍋化反應

關鍵字(英)

論文目次

摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
化合物對照表 ix
一、緒論 - 1 -
1-1太陽能電池 - 2 -
1-2染料敏化太陽能電池 - 2 -
1-3光敏化劑 - 4 -
1-3-1金屬錯合物染料 (Metal-Complex Dyes) - 4 -
1-3-2不含金屬純有機染料 (Metal-Free Organic Dyes) - 5 -
1-4鈣鈦礦太陽能電池 - 8 -
1-5電洞傳輸材料 - 10 -
1-5-1無機電洞傳輸材料 - 10 -
1-5-2有機高分子電洞傳輸材料 - 11 -
1-5-3有機小分子電洞傳輸材料 - 12 -
1-6合成方法 - 15 -
1-6-1傳統合成法與直接碳氫鍵芳香環化反應之比較：以有機染料分子為例 - 15 -
1-6-2 一鍋化反應 (One-Pot Reactions) - 18 -
二、研究動機 - 19 -
三、結果與討論 - 21 -
3-1利用碳氫鍵芳香環化合成有機小分子染料 - 21 -
3-2 以一鍋化碳氫鍵芳香環化反應製備有機小分子染料 - 24 -
3-3 Knoevenagel縮合反應製備錨定基 (Anchoring Group) - 25 -
3-4 有機染料分子於染敏電池之應用 - 26 -
3-5 利用碳氫鍵芳香環化合成有機電洞傳輸材料 - 33 -
3-6 以一鍋化碳氫鍵芳香環化反應製備有機電洞傳輸材料分子 - 35 -
3-7鈣鈦礦太陽能電池之應用：KM01-03 - 38 -
3-8鈣鈦礦太陽能電池之應用：KM04-07 - 46 -
四、結論與展望 - 54 -
五、實驗儀器設備 - 55 -
六、合成步驟與化合物鑑定 - 60 -
6-1 Table 3-2之合成與鑑定 - 60 -
6-2 Table 3-3之合成與鑑定 - 62 -
6-3 電洞傳輸材料之合成與鑑定 - 64 -
參考文獻 - 72 -
NMR圖譜 - 76 -

參考文獻

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指導教授

劉青原

審核日期

2017-8-9

推文