臺灣博碩士論文加值系統

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VI
第1章、 緒論 1
1-1、前言 1
1-2、太陽光譜與輻射 1
1-3、太陽能電池介紹 4
1-4、太陽能電池電壓–電流輸出參數及特性說明 12
1-5、染料敏化太陽能電池Dye-sensitized solar cells (DSSCs) 14
1-6、研究動機 26
第2章、 實驗方法與過程說明 31
2-1、實驗儀器 31
2-2、藥品名稱與縮寫 32
2-3、合成流程 34
第3章、 結果與討論 57
3-1實驗合成與反應機構探討 57
3-2、染料物性之探討 62
第4章、 結論 74
參考文獻 75
附圖 80

圖目錄
圖 1-1、太陽光譜圖 3
圖 1-2、空氣質量(Air Mass)示意圖 3
圖 1-3、太陽能電池種類 5
圖 1-4、矽薄膜太陽能電池模組製程 7
圖 1-5、CIGS太陽能電池組成 8
圖 1-6、Gratzel cell機制圖 10
圖 1-7、鈣鈦礦結構 11
圖 1-8、鈣鈦礦的製程法 11
圖 1-9、短路電流與開路電壓示意圖 13
圖 1-10、電流與電壓曲線圖 14
圖 1-11、染敏太陽能電池組成 16
圖 1-12、二氧化鈦與染料分子鍵結 17
圖 1-13、 N3、N719及Black Dye結構效能 19
圖 1-14、Z907 結構 19
圖 1-15、C101及CYC-B11結構 20
圖 1-16、YD2-o-C8及Y123結構 20
圖 1-17、 SM371及SM315結構 21
圖 1-18、 C279、C280及C281結構 22
圖 1-19、ADEKA-1與LEG4結構 22
圖 1-20、能階示意圖 23
圖 1-21、染料敏化太陽能電池機制 26
圖 1-22、Donor-π-acceptor 示意圖 26
圖 1-23、為S系列結構圖 27
圖 1-24、BTD-base染料結構 28
圖 1-25、NTz與NTD系列結構 29
圖 1-26、NTz-3、NTz-4、NTz-5結構圖 30
圖 2-1、輔助電子受體之合成 34
圖 2-2、電子予體合成 36
圖 2-3、π-spacer 合成步驟 39
圖 2-4、DTP 合成步驟 41
圖 2-5、DTS合成步驟 42
圖 2-6、CPDT 合成步驟 43
圖 3-1、stille coupling 機制 58
圖 3-2、vilsmeier-Haack-Arnold 機制 59
圖 3-3、Knoevenagel condensation reaction 機制 59
圖 3-4、Kumada coupling reaction 機制 60
圖 3-5、Buchwald-Hartwig coupling reaction 機制 61
圖 3-6、Wolff–Kishner reduction 機制 61
圖 3-7、紫外光-可見光吸收光譜圖 63
圖 3-8、循環伏安圖 64
圖 3-9、IPCE 圖 66
圖 3-10、J-V 曲線圖 67
圖 3-11、EIS 圖 69
圖 3-12、染料二面角理論計算圖。 70
圖 3-13、理論計算之染料前緣軌域 71
圖 3-14、NTz系列染料之Mulliken charge 變化 72

表目錄
表 1-1、 NTz與NTD比較 29
表 3-1、染料電化學參數 63
表 3-2、NTz系列染料元件量測數據 68
表 3-3、NTz系列染料的含時密度泛涵理論計算數據。 73

1.光伏太陽電池及其應用-王海蓉，鄭麗萍-2014.8.1
2.太陽光模擬器基礎原理-光焱科技
3.https://zh.wikipedia.org∕wiki∕%E5%A4%AA%E9%98%B3%E5%85%89
4.Becquerel. E. Comptes Rendus. 1839, 9: 561–567.
5.Fritts, C. E.. American Journal of Science. 1883, 26, 465.
6.Chapin, D.; Fuller, C.; Pearson, G. J. Appl. Phys. 1954, 25, 676.
7.Masuko, K.; Shigematsu, M.; Hashiguchi, T.; Fujishima. D.; Kai, M.; Yoshimura, N.; Yamaguchi, T.; Ichihashi, Y.; Mishima, T.; Matsubara, N.; Yamanishi, T. T.; Takahama, T.; Taguchi, M.; Maruyama, E.; Okamoto, S. IEEE J. Photovoltaics, 2014, 4, 1433.
8.Park, J.; Dao, V. A.; Kim, S.; Pham, D. P.; Kim, S.; Le, A. H. T.; Kang, J.; Yi, J. Sci. Rep. 2018, 8, 15386.
9.King, R. R.; Law, D. C.; Edmondson, K. M.; Fetzer, C. M.; Kinsey, G. S.; Yoon, H.; Sherif, R. A.; Karam, N. H. Appl. Phys. Lett. 2007 ,90, 183516.
10.Gloeckler, M.; Sankin, I.; Zhao, Z. IEEE Journal of Photovoltaics. 2013, 10, 3, 1389-1393.
11.Jackson, P.; Hariskos, D.; Lotter, E.; Paetel, S.; Wuerz, R.; Menner, R.; Wischmann, W.; Powalla, M. Research and Applications. 2011, 19, 894–897.
12.(a)Yella, A.; Lee, H.; Tsao, H.; Yi, C.; Chandiran, A.; Nazeeruddin, M.; Diau, E.; Yeh, C.; Zakeeruddin, S.; Gratzel, M. Science 2011, 334, 629.
(b)Mathew, S.; Yella, A.; Gao, P.; Humphry-Baker, R.; Curchod, B.; Ashari-Astani, N.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U.; Nazeeruddin, M.; Gratzel, M. Nat. Chem. 2014, 6, 242.
13.Cui1, Y.; Yao, H.; Zhang, J.; Zhang, T.; Wang, Y.; Hong, L.; Xian, K.; Xu, B.; Zhang, S. Peng, J.; Wei, Z.; Gao, F.; Hou, J. Nature Comm.2019, 10, 2515–2523.
14.Sugaya, T.; Numakami, O.; Oshima, R.; Furue, S.; Komaki, H.; Amano, T.; Matsubara, K.; Okano, Y.; Niki, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6233.
15.Di Giacomo, F.; Zardetto, V.; Lucarelli, G.; Cinà, L.; Di Carlo, A.; Creatore, M.; Brown, T.M. Nano.Energy. 2016, 30, 460-469.
16.Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595–6663.
17.Wu, J.; Lan, Z.; Lin, J.;Huang, M.; Huang, Y.; Fan, L.; Luo, G. Chem. Rev. 2015, 115, 5, 2136-2173
18.https://sites.google.com∕site∕ensatptd∕tai-yang-guang-dian-fa-dian-國家能源科技人才培育計畫
19.陳士偉-奈米通訊 24卷No.1
20.(a)郭明村，「薄膜太陽能電池發展近況」， 工業材料雜誌- 2003, 203, 138.
(b)詹逸民、葉昱均，「矽薄膜太陽電池製程技術」，工業材料雜誌，258期-2008,6,30.
21.Fiducia, T. A. M.; Mendis, B. G.; Li, K.; Grovenor, C. R. M.; Munshi, A. H.; Barth, K.; Sampath,W. S.; Wright,L. D.; Abbas, Ali.; Bowers, J. W.; Walls, J. M. Nature energy. 2019, 4, 504-511.
22.Zardo, I.; Yazji, S.; Marini, C.; Uccelli, E.; Morral, A.; Abstreiter, G.; Postorino, P. ACS Nano, 2012, 6, 3284-3291.
23.鍾健文，王宗昶，遠東學報第三十卷第二期 中華民國一百零二年八月出版
24.陳志平，高分子有機太陽能電池技術發展概況-工業材料雜誌262期-2008, 10, 13.
25.Hurd, F.; Livingston, R. J. Phys. Chem. 1940, 44, 865.
26.O’Reagen, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737–740.
27.陳新傑，岳宏霖，莊名凱，陳方中，奈米通訊nano communication 24卷No.2.
28.Kojima, A.; Teshima, K.; Shirai, Y.; Miyasaka, T. Journal of the American Chemical Society. 2009, 131, 17, 6050.
29.Tsubomura, H.; Matsumura, M.; Nomura, Y.; Amamiya, T. Nature. 1976, 261, 402-403.
30.林晉慶，透明導電薄膜材料應用於太陽電池元件之發展.工業材料雜誌,第279期, 2010, 03。
31.Nazeeruddin, Md. K.; Humphry-Baker, R.; Liska, P.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B, 2003, 107, 8981-8987
32.崔孟晉，染料敏化太陽能電池電解質概述. 工業材料雜誌第257期，2008.05.
33.Nazeeruddin, M. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humphry-Baker, R.; Mueller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, N.; Graetzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382.
34.Nazeeruddin, M. K.; Angelis, F. D.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Grätzel, M. J .Am. Chem. Soc., 2005, 127, 16835.
35.Nazeeruddin, M. K.; Péchy, P.; Renouard, T.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Comte, P.; Liska, P.; Cevey, L.; Costa, E.; Shklover, V.; Spiccia, L.; Deacon, G. B.; Bignozzi, C. A.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 1613.
36.Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Moser, J. E.; Nazeeruddin, M. K.; Sekiguchi, T.; Grätzel, M. Nat. Mater. 2003, 2, 402.
37.Gao, F.; Wang, Y.; Shi, D.; Zhang, J.; Wang, M.; Jing, X.; Humphry-Baker, R.; Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 10720.
38.Chen, C. Y.; Wang, M.; Li, J. Y.; Pootrakulchote, N.; Alibabaei, L.; Ngoc-le, C.; Decoppet, J. D.; Tsai, J. H.; Grätzel, C.; Wu, C. G.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. ACS Nano.2009, 3, 3103.
39.Yella, A.; Lee, H. W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddun, M. K.; Diau, E.W.; Yeh, C. Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science, 2011, 334, 629, 93.
40.Mathew, S.; Yella, A.; Gao, P.; Humphry-Baker, R.; Curchod, B. F.; Ashari-Astani, N.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Nat.Chem. 2014, 6, 242.
41.Ye, M.; Wen, X.; Wang, M.; Iocozzia, J.; Zhang, N.; Lin, C.; Lin, Z. Mater. Today 2015, 18, 155−162.
42.Lee, C.-P.; Li, C.-T.; Ho, K.-C. Mater. Today. 2017, 20, 267.
43.Pashaei, B.; Shahroosvand H.; Grätzel M.; Nazeeruddin, M. K. Chem. Rev. 2016,116, 9485-9564.
44.Mahmood, A. Sol. Energy 2016, 123, 127−144.
45.Yao, Z.; Wu, H.; Li, Y.; Wang, J.; Zhang, J.; Zhang, M.; Guo, Y.; Wang, P. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3192.
46.Kakiage, K.; Aoyama, Y.; Yano, T.; Oya, K.; Fujisawab, J. I.; Hanaya, M. Chem. Commun. 2015, 51, 15894.
47.Mishra, A.; Fischer, M. K. R.; Bäuerle, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2474−2499.
48.Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595–6663.
49.Yen, Y.-S.; Chou, H.-H.; Chen, Y.-C.; Hsu, C.-Y.; Lin, J. T. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8734–8747.
50.Liang, M.; Chen, J. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3453−3488.
51.Chaurasia, S.; Liang, C.-J.; Yen, Y.-S.; Lin, J. T. J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 9765-9780.
52.Lee, C.-P.; Lin, R. Y.-Y.; Lin, L.-Y.; Li, C.-T.; Chu, T.-C.; Sun, S.-S.; Lin, J.-T.; Ho, K.-C. RSC Adv. 2015, 5, 23810-23825.
53.Velusamy, M.; Thomas, K. R. J.; Lin, J. T.; Hsu, Y.-C.; Ho, K.-C. Org. Lett., 2005, 7, 1899
54.Wu, Y.; Zhu, W. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2039−2058
55.Wu, Y.; Zhu, W.-H.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015, 7, 9307−9318.
56.Haid, S.; Marszalek, M.; Mishra, A.; Wielopolski, M.; Teuscher, J.; Moser, J.; Humphry-Baker, R.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M.; Bäuerle, P. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1291– 1302
57.Yen, Y.-S.; Ni, J.-S.; Hung, W.-I.; Hsu, C.-Y.; Chou, H.-H.; Lin, J.-T. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 6117−6126.
58.Tsao, H. N.; Burschka, J.; Yi, C.; Kessler, F.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4921−4924.
59.Tsao, H. N.; Yi, C. Y.; Moehl, T.; Yum, J. H.; Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. ChemSusChem 2011, 4, 591−594.
60.Xu, M.; Zhang, M.; Pastore, M.; Li, R.; De Angelis, F.; Wang, P. Chem. Sci. 2012, 3, 976−983.
61.Cao, Y. M.; Cai, N.; Wang, Y. L.; Li, R. Z.; Yua,Y.; Wang, P. Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 8282–8286.
62.Yella, A.; Humphry-Baker, R.; Curchod, B. F. E.; Astani, N. A.; Teuscher, J.; Polander, L. E.; Mathew, S.; Moser, J.-E.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K.; Frey, J. Chem. Mater. 2013, 25, 2733−2739.
63.Tan, Y.; Liang, M.; Lu, Z.; Zheng, Y.; Tong, X.; Sun, Z.; Xue, S. Org. Lett. 2014, 16, 3978−3981.
64.Chai, Q.; Li, W.; Wu, Y.; Pei, K.; Liu, J.; Geng, Z.; Tian, H.; Zhu, W. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014, 6, 14621−14630.
65.Kang, X.; Zhang, J.; Q’Neil, D.; Rojas, A. J.; Chen, W.; Szymanski, P.; Marder, S. R.; El-Sayed, M. A. Chem. Mater. 2014, 26, 4486−4493.
66.Katono, M.; Wielopolki, M.; Marszalek, M.; Bessho, T.; Moser, J.-E.; Humphry-Baker, R.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. C. 2014, 118, 16486−16493.
67.Qi, Q.; Wang, X.; Fan, L.; Zheng, B.; Zeng, W.; Luo, J.; Huang, K.; Wang, Q.; Wu, J. Org. Lett. 2015, 17, 724−727.
68.Li, C.-T.; Wu, F.-L.; Lee, B.-H.; Yeh, M.-C. P.; Lin, J.-T. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 43739−43746.
69.Lin, L. Y.; Tsai, C. H.; Wong, K. T.; Huang, T. W.; Hsieh, L.; Liu, S. H.; Lin, H. W.; Wu, C. C.; Chou, S. H.; Chen, S. H.; Tsai, A. I. J. Org. Chem. 2010, 75, 4778−4785.
70.Zeng, W.; Cao, Y.; Bai, Y.; Wang, Y.; Shi, Y.; Zhang, M.; Wang, F.; Pan, C.; Wang, P. Chem. Mater. 2010, 22, 1915−1925.
71.Jradi, F. M.; Kang, X. W.; O’Neil, D.; Pajares, G.; Getmanenko, Y. A.; Szymanski, P.; Parker, T. C.; El-Sayed, M. A.; Marder, S. R. Chem. Mater. 2015, 27, 2480−2487.
72.Sahu, D.; Padhy, H.; Patra, D.; Yin, J.-F.; Hsu, Y.-C.; Lin, J.-T.; Lu, K.-L.; Wei, K.-H.; Lin, H.-C. Tetrahedron 2011, 67, 303−311.
73.Cai, N.; Zhang, J.; Xu, M.; Zhang, M.; Wang, P. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 3539−3547.
74.Wang, Z.; Liang, M.; Wang, L.; Hao, Y.; Wang, C.; Sun, Z.; Xue, S. Chem. Commun. 2013, 49, 5748−5750.
75.Wang, Z.; Liang, M.; Hao, Y.; Zhang, Y.; Wang, L.; Sun, Z.; Xue, S. J. J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 11809−11819.
76.Wang, Z. H.; Liang, M.; Wang, H.; Wang, P.; Cheng, F.; Sun Z.; Xue, S. ChemSusChem, 2014, 7, 795−803.
77.Wang, Z.; Wang, H.; Liang, M.; Tan, Y.; Cheng, F.; Sun, Z.; Xue, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 5768−5778.
78.Wang, Z.; Liang, M.; Tan, Y.; Ouyang, L.; Sun, Z.; Xue, S. J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 4865-4874.
79.Sharmoukh, W.; Cong, J.; Gao, J.; Liu, P.; Daniel, Q.; Kloo, L. ACS Omega 2018, 3, 3819−3829.
80.Milstein, D.; Stille, J. K. J.Am.Chem.Soc., 1978, 100, 3636.
81.Meth-Cohn, O.; Stanforth, S. P. Comp. Org. Synth., 1991, 2, 777.
82.Knoevenagel, E. Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1898, 31, 2596.
83.Tamao, K.; Sumitani, K.; Kumada, M. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94 (12): 4374–4376.
84.Kosugi,M.; Kameyama, M.; Migita, T. Chemistry Letters, 1983,12 (6): 927–928
85.Kishner, N . J. Russ. Phys. Chem. Soc. 1911, 43: 582–595.
86.Wolff, L. Justus Liebig''s Annalen der Chemie. 1912,394: 86–108.
87.Boschloo, G.; Hagfeldt, A. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1819.
88.Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49–68.
89.Manthou, V. S.; Pefkianakis, E. K.; Falaras, P.; Vougioukalakis, G. C. ChemSusChem 2015, 8, 588−599.
90.Zhang, S.; Yang, X.; Qin, C.; Numata, Y.; Han, L. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 5167−5177.