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研究生:王宏嘉
研究生(外文):Hung-Chia Wang
論文名稱:新型有機光敏化染料的合成及其於染料敏化太陽能電池之應用
論文名稱(外文):Synthesis of Novel Organic Sensitizers for Dye-Sensitized Solar Cell Applications
指導教授:張淑美張淑美引用關係
口試委員:蘇昭瑾刁維光
口試日期:2012-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:165
中文關鍵詞:有機染料染料敏化太陽能電池
外文關鍵詞:organic dyedye-sensitized solar cell
相關次數:
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本論文中,我們成功合成了兩系列新型有機光敏化劑,第一系列為三苯胺衍生物染料,其結構包含推電子基團、π架橋、修飾基團及拉電子基團。第二系列為噻吩衍生物染料,其結構包含取代推電子基團及拉電子基團。本篇主要分為三個部分探討,第一部份為不同修飾基團、第二部份為取代推電子基團的數目及第三部份為不同的取代推拉電子基團對其光電轉換效率的影響。此兩系列染料均採用Suzuki Coupling及Knoevenagel reaction合成方法,並利用NMR與Mass鑑定其結構
在物理性質方面,我們測試化合物其個別的吸收光譜、螢光激發光譜和電化學性質。同時也將其製作成染料敏化太陽能電池元件,利用太陽光模擬系統來進行光電轉換效率(η)的測試。


In this thesis, we synthesized two novel series of organic compound with the structure donor-conjugated chain-acceptor (D-π-A). The electron donor and acceptor groups are arylamine and cyano acrylic acid, respectively. We used these compound for dye-sensitized solar cell (DSSC).
All of these compounds were characterized by UV/VIS spectrophotometer, fluorescence spectrophotometer and cyclic voltammetry. The photoconversion of these compounds were inspected using the AM 1.5 simulated solar light system.


摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 viii
圖目錄 ix
化合物結構與編號 xiii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2太陽能電池簡介 3
1.3太陽能電池的分類 3
1.3.1矽基半導體太陽能電池 4
1.3.2化合物半導體太陽能電池 6
1.3.3有機型太陽能電池 7
第二章 原理及文獻回顧 10
2.1染料敏化太陽能電池 10
2.2染料敏化太陽能電池的結構 12
2.2.1透明導電氧化層(Transparent Conductive Oxide;TCO) 13
2.2.2光電極(photoanode) 也稱為金屬氧化物半導體 13
2.2.3電解液(electrolyte) 13
2.2.4對電極(counter electrode) 15
2.2.5光敏化染料(sensitizer dye) 15
2.2.5.1光敏化染料結構設計上之分析 25
2.3染料敏化太陽能電池工作原理 32
2.4 太陽能電池元件數據量測 34
第三章實驗 38
3.1實驗儀器及藥品 38
3.1.1儀器 38
3.1.2試劑與溶劑 40
3.2三苯胺衍生物(triarylamine-based)的合成 41
3.2.1研究動機及目的 41
3.2.2染料的合成策略 43
3.2.3染料的合成步驟及數據 44
3.2.3.1化合物W1及W2之合成步驟 44
3.2.3.2化合物W3及W4之合成步驟 53
3.3三苯胺衍生物特性探討 62
3.3.1光學性質探討 63
3.3.2電化學性質探討 67
3.3.3染料電子雲分部探討 72
3.3.4太陽能電池原件探討 75
3.4噻吩衍生物(thiophene-based)的合成 80
3.4.1染料的合成策略 80
3.4.2染料的合成步驟及數據 81
3.4.2.1化合物WCS-3之合成步 81
3.4.2.2化合物WCS-4、WCS-5及WCS-6之合成步驟 86
3.4.2.3化合物WCS-7之合成步驟 94
3.5噻吩衍生物的特性探討 98
3.5.1光學性質探討 99
3.5.2電化學性質探討 104
3.5.3染料電子雲分部探討 106
3.5.4太陽能電池元件探討 110
第四章結論 114
參考文獻 116
附錄化合物鑑定圖譜 121



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