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%。

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.

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

(1)	Yella, A.; Lee, H.-W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddin, M. K.; Diau, E. W.-G.; Yeh, C.-Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science, 2011, 334, 629.
(2)	Biernat, K.; Malinowski, A.; Gnat, M. 2013.
(3)	Tamayo, A. B.; Walker, B.; Nguyen, T.-Q. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112, 11545.
(4)	Mei, J.; Graham, K. R.; Stalder, R.; Reynolds, J. R. Organic letters, 2010, 12, 660.
(5)	Van Pruissen, G. W.; Gholamrezaie, F.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22, 20387.
(6)	Li, S.-G.; Jiang, K.-J.; Huang, J.-H.; Yang, L.-M.; Song, Y.-L. Chemical Communications, 2014, 50, 4309.
(7)	Zhang, F.; Jiang, K.-J.; Huang, J.-H.; Yu, C.-C.; Li, S.-G.; Chen, M.-G.; Yang, L.-M.; Song, Y.-L. Journal of Materials Chemistry A, 2013, 1, 4858.
(8)	Vybornyi, O.; Jiang, Y.; Baert, F.; Demeter, D.; Roncali, J.; Blanchard, P.; Cabanetos, C. Dyes and Pigments, 2015, 115, 17.
(9)  Mishra, A.; Fischer, M. K.; Baüerle, P. Angewandte Chemie 2009, 48, 2474.
(10)  Zhang, G.; Fu, Y.; Xie, Z.; Zhang, Q. Macromolecules, 2011, 44, 1414.
(11)  Kim, G.; Kang, S.-J.; Dutta, G. K.; Han, Y.-K.; Shin, T. J.; Noh, Y.-Y.; Yang, C. Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 9477.
(12) Nketia-Yawson, B.; Kang, H.; Shin, E.-Y.; Xu, Y.; Yang, C.; Noh, Y.-Y. Organic Electronics 2015, 26, 151.
(13) Karakawa, M.; Aso, Y. RSC Advances, 2013, 3, 16259.
(14) Ide, M.; Koizumi, Y.; Saeki, A.; Izumiya, Y.; Ohkita, H.; Ito, S.; Seki, S. The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117, 26859.
(15) Karakawa, M.; Aso, Y. Macromolecular Chemistry and Physics, 2013, 214, 2388.
(16) Chen, Y.; Du, Z.; Chen, W.; Han, L.; Liu, Q.; Sun, M.; Yang, R. Synthetic Metals, 2014, 187, 24.
(17) Qi, J.; Han, J.; Zhou, X.; Yang, D.; Zhang, J.; Qiao, W.; Ma, D.; Wang, Z. Y. Macromolecules, 2015, 48, 3941.
(18) Yun, H.-J.; Choi, H. H.; Kwon, S.-K.; Kim, Y.-H.; Cho, K. ACS applied materials & interfaces, 2015, 7, 5898.

(19) Han, P.; Gong, X.; Lin, B.; Jia, Z.; Ye, S.; Sun, Y.; Yang, H. RSC Advances, 2015, 5, 50098.
(20)Odajima, T.; Ashizawa, M.; Konosu, Y.; Matsumoto, H.; Mori, T. Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2, 10455.
(21) Kang, H.; An, S. Y.; Walker, B.; Song, S.; Kim, T.; Kim, J. Y.; Yang, C. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, 9899.
(22) Chen, C.-M.; Sharma, S.; Li, Y.-L.; Lee, J.-J.; Chen, S.-A. Journal of Materials Chemistry C, 2015, 3, 33.
(23)Koizumi, Y.; Ide, M.; Saeki, A.; Vijayakumar, C.; Balan, B.; Kawamoto, M.; Seki, S. Polymer Chemistry, 2013, 4, 484.