Investigation of the various donor effects on the power conversion efficiencies of 2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene sensitizers

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蔡佩珊(Pei-Shan Tsai) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

(Investigation of the various donor effects on the power conversion efficiencies of 2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene sensitizers)

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摘要(中)

在眾多再生能源中，取之不盡、用之不竭的太陽能最受矚目，其中染料敏化太陽能電池因具低成本、製程簡易、多色彩、可透視、可饒曲等多項優勢，成為現今開發重點之一。
光敏染料是影響染料敏化太陽能電池效率高低的其中一項重要因素，相較於以釕金屬錯合物為基礎的光敏染料，有機光敏染料具高莫耳消光係數、結構修飾容易、合成成本低廉及環境汙染較低等優點，成為另一研究大宗。
本文設計合成出以2-phenylthiophene作為架橋的傳統D-π-A 形式有機光敏染料DD101，接著進行改良設計合成出以2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene作為架橋的2D-π-2A形式有機光敏染料DD104、DD113及DD114，進而研究不同電子提供基團對於2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene架橋結構之效率影響。

摘要(英)

Among the many renewable energy, inexhaustible solar energy is the most attended one. Dye-sensitized solar cells possessing the advantages of low-cost, simple process, multi-color, penetration and flexibility, has become one of the key technology to developed.
The photosensitizer is one of important components which affecting the solar cell efficiency in the dye-sensitized solar cells. Compared to the ruthenium metal complexes based sensitizers, the metal-free organic sensitizers shows following advantages：high molar extinction coefficient, easy for structural modification, low cost and lower environmental pollution, etc., and hence, attracted large of studies.
The sensitizers DD101 representing the D-π-A configuration, in which 2-phenylthiophene as the π-bridge of the dye, were designed and synthesized. Next, we made modification to design the series of sensitizers DD104, DD113 and DD114 to represent the 2D-π-2A configuration, in which 2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene were incorporated in the π-bridge of the dye. Then, further investigation of various of donors which affect the power conversion efficiency of 2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene sensitizers are studied to.

關鍵字(中)

★ 染料敏化太陽能電池
★ 有機光敏染料

關鍵字(英)

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
一、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 太陽能電池的發展 4
1-3 太陽能電池的種類 5
1-3-1 第一代太陽能電池 5
1-3-2 第二代太陽能電池 7
1-3-3 第三代太陽能電池 7
1-4 染料敏化太陽能電池 9
1-4-1 基本構造 10
1-4-2 元件的製作流程 12
1-4-3 光電轉換之工作原理 13
1-4-4 半導體電極 16
1-4-5 光敏化染料 17
1-4-6 電解液 19
1-4-7 太陽能電池電壓-電流輸出特性 19
1-5 文獻探討 21
1-5-1 金屬錯合物（Metal Complexes）之文獻探討 21
1-5-2 有機染料（Metal-Free Organic Dyes）之文獻探討 24
二、研究不同電子提供基團對於2,2’-(1,3-phenylene)bis-thiophene光敏劑效率之影響 29
2-1 結構設計概念與動機 29
2-2 合成及討論 35
2-2-1 合成策略及結構探討 35
2-2-2 光物理特性研究及探討 40
2-2-3 電化學特性研究及探討 41
2-3 結論 43
2-4 實驗步驟與光譜數據 44
三、實驗材料與儀器 58
3-1 實驗藥品 58
3-2 實驗儀器 58
3-2-1 核磁共振光譜儀（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy） 58
3-2-2 高解析質譜儀（High Resolution Mass） 59
3-2-3 單晶X光結構繞射儀（Single-crystal X-ray Diffractometer） 59
3-2-4 紫外/可見光/近紅外光光譜儀（UV/VIS/NIR Spectrophotometer） 59
3-2-5 循環伏安儀(Cyclic Voltammograms) 59
3-2-6 元件之組裝 60
參考文獻 61
附錄 64

參考文獻

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指導教授

李文仁(Wen-Ren Li)

審核日期

2016-7-7

推文