光敏染料的合成包含3,6-Dithiophene Phenanthroimidazole Carbene Ligand,並在太陽能染料電池的應用

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陳柏任(Bo-Ren Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

光敏染料的合成包含3,6-Dithiophene Phenanthroimidazole Carbene Ligand,並在太陽能染料電池的應用
(Synthesis of a Photosensitizer Incorporated with 3,6-Dithiophene Phenanthroimidazole Carbene Ligand for Dye Sensitized Solar Cell Applications)

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摘要(中)

現今社會中人口越來越多，資源的使用也就越來越大，沒有可以永久享用的資源，所以能源危機成為人類當中最重要的議題，因此替代性能源的開發是必須而且必要的，然而在廣泛的再生能源當中，因為太陽能的取之不盡，用之不竭的特點，讓太陽能的開發利用即成為最受重視的指標，而染料敏化太陽能電池，能將太陽光能轉換成電能，是未來所需求的大量能源中一個可靠的來源，於是染料敏化太陽能電池就變成了此領域當中受矚目的環節，現在流行的敏化太陽能電池是以釕金屬為中心的一個化合物結構，其中又以 N719 為主要代表，而 N719 又是以 N3 為模型而變化成的衍生物，於是大家就以此為出發點，藉由 N719 與 N3　的官能基修飾，來達成化合物結構本身的穩定便且提升效率，不同於一般實驗的開發，本實驗室開發了新型的染料結構 CBTR ，利用一個不同於以往的結構來取代 N719 與 N3 當中的一片 Bipyridine 當作 ancillary group ，而與 N719來比較，則效率方面是有更好的表現，於是本實驗室以 CBTR 為主要結構模型，再配位基方面增加苯環或以噻吩芳香環來取代，而有了 CB108、CB110、CB111 ，不過又為了更有效地來提升莫爾消光係數和使染料的吸收更紅位移，以利於能量的吸收與利用，便在 CB108 的苯環再加噻吩的長碳鏈，來探討諸多的不同點。

摘要(英)

Of human civilization on Earth requires a lot of energy. However, on Earth’’s energy reserves are day by day, slowly reduce. So to solve the energy crisis to become a top priority. Various types of energy, scientists think the potential of solar energy with disabilities can meet the future energy.
So the field of dye-sensitized solar cells are gradually being taken seriously. The most representative of N3, N719 and black dye in the dye. Our laboratory has developed a new dye CBTR, it has a better than the N719 in the same device under the conditions of efficiency. This is to explore the lengthen CBTR conjugate to try to make more of efficiency beyond CBTR.

關鍵字(中)

★ 光敏染料的合成
★ 共軛噻吩跟長碳鍊的增加

關鍵字(英)

★ Synthesis of a Photosensitizer
★ increase for conjucation thiophene and long chai

論文目次

目錄
摘要 x
Abstract xi
第一章緒論 1
１-１前言 1
１-２太陽能的概論及種類 3
1-2-1 矽種類太陽能電池 5
1-2-2 化合物種類太陽能電池 6
1-2-3 有機太陽能電池 7
1-3 染料敏化種類太陽能電池 8
1-4 染料敏化太陽能電池的構成 14
1-4-1 光電轉換之工作原理 15
1-4-2 光敏染料的特性 18
第二章結果與討論 21
2-1 含金屬釕染料結構設計概念 21
2-2 動機與結構設計概念 26
2-3 合成策略 30
2-3-1 Cyclyzation30 31
2-3-2 Thiophene coupling32 32
2-3-3 Addition-Elimination & Alkylation 32
2-3-4 Compound 13 的合成 34
2-3-5 染料的合成 35
2-4 實驗討論與展望 39
第三章實驗與光譜 41
3-1 化合物的合成與光譜數據 41
3-2 實驗儀器與藥品 49
參考文獻 50
光譜圖 52
圖目錄
圖一杜拜原油價格趨勢圖(美金 / 桶，經濟部能源局) 2
圖二太陽能電池的種類 4
圖三太陽輻射光譜圖(圖片取自yahoo) 8
圖四染料 N3 、 N719 、 Black dye 結構及文獻效率1,6,8 10
圖五染料 Z90713 11
圖六染料 Z95514 12
圖七染料 N845 13
圖八含吸光團釕錯合物 14
圖九 DSSC各層元件示意圖 14
圖十 DSSC暗電流產生路徑 16
圖十一染料敏化太陽能電池工作示意圖 17
圖十二染料 N3、N719 1,12 21
圖十三染料 CYC-B3、HOMO和LUMO11 23
圖十四染料 SJW-E1、HOMO和LUMO15 23
圖十五六個氮原子配位之含釕結構24 24
圖十六 diimine dithiolate　取代　thiocynate　的釕染料25 25
圖十七染料 CYC-B117 、 CYC-B523 、 CYC-B6S 、 CYC-B6L19.26 與 N3 比較的吸收光譜 26
圖十八染料 CBTR27 27
圖十九染料 NKX-256928 29
圖二十染料 NKX-2593、NKX-2677、NKX-270029 29
圖二十一染料 CB108、CB110、CB111 30
圖二十二 Scheme 1， Compound 6 的合成 30
圖二十三 Bipyridine 的合成 34
圖二十四染料CB110合成方法 36

參考文獻

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指導教授

李文仁(Wen-Ren Li)

審核日期

2012-7-11

推文