系統識別號 | U0002-1608201710364300 |
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DOI | 10.6846/TKU.2017.00545 |
論文名稱(中文) | 以噻吩並異靛藍為主體的近紅外光染料在染料敏化電池上之應用 |
論文名稱(英文) | Near-Infrared Thienoisoindigo-based Dyes for the Application in Dye-Sensitized Cells |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 化學學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Chemistry |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 105 |
學期 | 2 |
出版年 | 106 |
研究生(中文) | 嚴偉心 |
研究生(英文) | Wei-Hsin Yen |
學號 | 604160332 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2017-07-17 |
論文頁數 | 83頁 |
口試委員 |
指導教授
-
陳志欣(chc@mail.tku.edu.tw)
委員 - 林建村(jtlin@gate.sinica.edu.tw) 委員 - 王伯昌(bcw@mail.tku.edu.tw) |
關鍵字(中) |
染料敏化電池 噻吩並異靛藍染料 近紅外光 |
關鍵字(英) |
Dye-sensitized cells Thienoisoindigo dyes Near-infrared |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
以噻吩並異靛藍(TII)作為主結構合成出6個染料分子(Xin-1~6),並應用於染料敏化電池上。 Xin-1~6使用同一種拉電子基團並與TiO2作嵌合,並分別接上不同的推電子基團,根據其光物理性質可看出Xin系列染料的吸收波長皆有涵蓋到近紅外光區,其中Xin-2的最大吸收波長最紅位移為716 nm,並可吸收到864 nm。 而其應用在染料敏化電池的元件效率以Xin-4、Xin-5最高,在光強度AM1.5G下效率皆為0.34%,T5-600 lux照射下分別為0.33%、0.47%,而在LED-600 lux照射下為0.28%、0.38%。 |
英文摘要 |
Thienoisoindigo (TII)-based small molecules have been previously used in the applications for organic photovaltaic with promising performance. However, they have never been used as the dyes for dye-sensitized cells (DSCs). In this work, we synthesized six TII-based dyes by using different electron donor, TII as π-linker, and cyano acetic acid as electron acceptor as well as the anchoring group on TiO2. The photophysical studies of dyes showed that the absorption of TII-based dyes covered the near-infrared region. Moreover, the power conversion efficiency (PCE) of Xin-1~6 under solar light and indoor light environments were characterized. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章、緒論 1 1-1、全球能源危機 2 1-2、替代能源的出現 3 1-3、太陽能電池 6 1-3-1、矽太陽能電池 6 1-3-2、半導體薄膜太陽能電池 7 1-3-3、有機太陽能電池 8 1-4、染料敏化電池(DSCS)的原理及元件結構 9 1-4-1、染料敏化電池的原理 9 1-4-2、染料敏化太陽能電池的結構 10 1-4-2-1、光陽極/TiO2 11 1-4-2-2、光敏染料(Dye) 11 1-4-2-3、電解質 12 1-5、染料敏化電池效率參數說明 14 1-6、太陽光譜中近紅外光的重要性 16 1-7、染料結構設計 17 1-8、研究動機 19 第二章、實驗部分 24 2-1、合成步驟 25 2-2、實驗儀器 42 2-3、實驗藥品與溶劑 43 第三章、結果與討論 45 3-1、染料合成探討 46 3-2、光物理性質 51 3-3、電化學性質 53 3-4、理論計算 55 3-5、元件效率 58 3-5-1、光強度AM1.5G下測試Xin系列染料元件 59 3-5-2、T5-600 lux下測試Xin系列染料元件 60 3-5-3、LED-600 lux下測試Xin系列染料元件 61 3-5-4、元件效率討論 62 3-6、結論 64 參考文獻 65 附圖 69 圖目錄 圖1-1、目前效率最高的DSCS染料YD2-O-C8結構 8 圖1-2、染料敏化電池的元件能階圖 10 圖1-3、染料敏化電池元件結構 10 圖1-4、染料敏化電池的電流-電壓特性曲線圖(J-V CURVE) 14 圖1-5、太陽能輻射光譜圖 16 圖1-6、染料於染料敏化電池中的結構設計 17 圖1-7、THUC-QUYEN NGUYEN團隊發表的Α,Α-DH6TDPP染料結構 19 圖1-8、JOHN R. REYNOLDS發表的D-A-D、A-D-A染料結構 20 圖1-9、ZHIYUAN XIE及QING ZHANG團隊發表的染料結構 20 圖1-10、KE-JIAN JIANG及YAN-LIN SONG團隊發表的ICD染料結構 21 圖1-11、DONOR-ACCEPTOR-DONOR的形式的TII染料結構 22 圖3-1、XIN系列染料的分子結構 46 圖3-2、TII主結構合成路徑 47 圖3-3、TII耦合反應路徑圖 48 圖3-4、XIN系列染料分子溶於THF溶劑的吸收光譜圖 51 圖3-5、XIN系列染料分子的HOMO-LUMO能階圖 53 圖3-6、XIN系列染料分子理論計算最佳結構 55 圖3-7、XIN系列染料分子的HOMO-LUMO電子分佈 57 圖3-8、XIN系列染料吸附於TIO2實際圖片 58 圖3-9、XIN系列染料在光強度AM1.5G下的J-V CURVE 59 圖3-10、XIN系列染料在光強度AM1.5G下的J-V CURVE 60 圖3-11、XIN系列染料在光強度LED-600 LUX下的J-V CURVE 61 表目錄 表2-1、實驗使用藥品及溶劑 44 表3-1、XIN系列染料分子溶於THF溶劑的光物理性質 52 表3-2、XIN系列染料分子的電化學性質 54 表3-3、XIN系列染料分子在AM 1.5 G下的元件性質 59 表3-4、XIN系列染料分子在T5-600 LUX的元件性質 60 表3-5、XIN系列染料分子在LED-600 LUX下的元件性質 61 |
參考文獻 |
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