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研究生:黃俊評
研究生(外文):Chun-Ping Huang
論文名稱:新型香豆素敏化染料之合成與應用
論文名稱(外文):Synthesis and Application of a Novel Coumarin-based Sensitized Dye
指導教授:陳順基陳順基引用關係
指導教授(外文):Shun-Chi Chen
口試委員:蘇昭瑾羅義興
口試委員(外文):Zhao-Jin SuYi-Xing Luo
口試日期:2014-01-16
學位類別:碩士
校院名稱:明志科技大學
系所名稱:化學工程研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:香豆素染料有機染料染料敏化太陽能電池
外文關鍵詞:Coumarin dyesOrganic dyesDye-sensitized solar cell
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本篇論文中我們透過分子結構的設計,經由Vilsmeier反應、Knoevenagel縮合反應、羰基親核性加成與水解反應等,
成功地製備出新型香豆素衍生物染料SQ-214,以1H-NMR、MASS、FT-IR光譜來鑑定實驗中所有產物(T-C6H, FT-C6H and SQ-214)的結構,並藉由吸收光譜及螢光光譜研究這些香豆素染料在二氯甲烷中的光物理性質。
將新型香豆素衍生物染料SQ-214及市售C343染料應用於染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)上,
於條件AM 1.5 100mW/cm2 下模擬太陽光入射量測,以香豆素C343做為染料的染料敏化太陽能電池其光電轉化效率(η)為0.061 %,短路電流密度(JSC)為0.27 mA/cm2,開路電壓(VOC)為0.42 V,填充因子(FF)為0.54。
而新型香豆素衍生物染料SQ-214透過結構上共軛的延伸與平面性的增加,擁有比C343染料更寬廣的可見光吸收範圍,並擁有更佳的光電轉化效率,其開路電壓(VOC)為0.43 V、短路電流密度(JSC)為1.59 mA/cm2、填充因子(FF)為0.50、光電轉換效率值η為0.344 %。
In this study, we have successfully synthesized a novel coumarin derivative dye (SQ-214) by Vilsmeier reaction, Knoevenagel condensation, nucleophilic addition and hydration reaction. The structures of these coumarin dyes (T-C6H, FT-C6H and SQ-214) were identified by using 1H-NMR, MASS and FT-IR spectroscopy. The photophysical properties of these dyes were studied by absorption and fluorescence spectroscopy in dichloromethane.
The final compound SQ-214 dye and commercial C343 dye were applied in dye-sensitized solar cell (DSSC). The C343-based DSSC exhibited an energy conversion efficiency (η) of 0.061 %, with short circuit current density (JSC) of 0.27 mA/cm2, open circuit voltage (VOC) of 0.42 V, fill factor (FF) of 0.54 under illumination of simulated AM1.5G solar light. In contrast to the C343 dye, the SQ-214 dye shows a more board absorption region and greater photovoltaic performance by extending the conjugation structure of the molecule and increasing planarity. However, the SQ-214-based DSSC exhibited an energy conversion efficiency of 0.344 % with JSC of 1.59 mA/cm2, VOC of 0.43 V, FF of 0.50.
目錄
明志科技大學碩士學位指導教授推薦書
明志科技大學碩士學位論文口試委員審定書
明志科技大學學位論文授權書
誌謝
摘要
Abstract
圖目錄
表目錄

第一章 緒論
1-1前言
1-2香豆素之簡介與應用
1-3染料敏化現象簡介

第二章 文獻回顧
2-1 染料敏化太陽能電池介紹
2-2 DSSC工作原理
2-3 影響電池效率的因素
2-4 DSSC之電壓電流輸出特性
2-5 二氧化鈦光電極
2-6 光敏染料
2-6-1 有機金屬錯合物染料
2-6-2 有機染料
2-6-3 香豆素染料
2-7 螢光與磷光效應
2-8 研究動機

第三章 實驗方法
3-1 實驗藥品
3-2 儀器設備
3-3 實驗步驟
3-3-1 以Julolidinol為起始物微波合成2-Formyljulolidinol
3-3-2 以2-Formyljulolidinol為起始物合成T-C6H
3-3-3 以T-C6H為起始物合成FT-C6H
3-3-4 以FT-C6H為起始物合成SQ-214
3-3-5 DSSC之製備

第四章 結果與討論
4-1 化合物的合成與鑑定
4-1-1 以Julolidinol為起始物微波合成2-Formyljulolidinol
4-1-2以2-Formyljulolidinol為起始物合成T-C6H
4-1-3以T-C6H為起始物合成FT-C6H
4-1-4以FT-C6H為起始物合成SQ-214
4-2 合成物T-C6H、FT-C6H與SQ-214光物理性質分析
4-3 DSSC光電轉換效率之探討

第五章 結論
參考文獻
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