Browsing by Author "潘姿霒"

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    三苯胺硫二苯胺系列雙錨基有機染料應用於染料敏化太陽能電池
    (2021) 潘姿霒; Pan, Tzu-Ying
    合成三苯胺硫二苯胺染料（TY1-TY3）作為無金屬的有機染料，應用於染料敏化太陽能電池（DSSC）。引入三苯胺(TPA)作為硫二苯胺(PTZ)的N-取代基，目的在於作為二級電子予體並建立階層式電荷轉移通道，增加主要電子予體PTZ的電荷轉移(ICT)至錨基，且提供快速的染料再生。以4-(hexyloxy)phenyl (-OC6H13)或4-(hexylthio)phenyl (-SC6H13)取代基的三苯胺硫二苯胺核心，與3-hexylthiophene連接，得到TY1。同樣的，當使用 4,4-bihexyl-4H- cyclopenta[2,1-b:3,4-b']dithiophene (CPDT)作為共軛架橋，則會得到TY2和TY3。當TPA主體上的取代基從4-(hexyloxy)phenyl轉換成 4-(hexylthio)phenyl (TY2到TY3)時，發現染料的ICT吸收峰藍移且HOMO/LUMO能階顯著的提高，是由於烷硫取代基的推電子特性比含氧類似物更強。因此基於TY3的染敏電池元件表現出低於3%的效率，歸因於 4-(hexylthio)phenyl取代基的存在，導致無效率的電子注入。當共軛架橋從3-hexylthiophene延伸到CPDT（TY1到TY2）時，ICT吸收帶變窄、莫耳消光係數變高，但HOMO/LUMO能階維持不變。這種現象指出共軛長度的延伸不利於TY染料的光吸收，從而不利於電子注入。在所有TY染料中，當TY1含有鵝去氧膽酸(CDCA)作為共吸附劑，在一個太陽光的條件下，表現出良好的光電轉換效率達 10.47%；此裝置效率優於N719 (9.50%)和HL5 (8.53%)。這些結果歸因於TY1具有適當的光吸收範圍、有效的電子注入、良好的階層式電荷轉移通道和快速的染料再生。在室內照明（Philips T5 lamp）下，基於TY1的染敏電池在1000 lux、600 lux 和300 lux下分別達到了21.2%、19.5% 和16.8%的光電效率，顯示出染敏電池在物聯網 (IoT)應用上的無限潛力。