學位論文
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Item 新穎非對稱鋅酞青素之合成與鑑定及其在染料敏化太陽能電池之應用(2013) 張富傑; Chang Fu Chieh鋅酞青素常被使用於染料敏化太陽能電池，因為它能吸收近紅外光及紅光波段之太陽光以及具有良好光及化學穩定性。我們成功合成三種鋅酞青素染料35TN、TThC與TThCA。並分別用核磁共振光譜儀(NMR)、質譜儀鑑定化合物之結構；並由紫外/可見光光譜儀及循環電位儀了解化合物之HOMO、LUMO與吸收光譜；低能量表面功函數量測儀(AC-2)得知化合物在固態時之能階；理論計算模擬化合物在激發態時墊子躍遷的情形；更進一步將染料製作染敏太陽能電池探討其光電轉換效率，結果將與TT1、TT7與35T比較。 在模擬太陽光AM 1.5 (100 mW/cm2) 照射下，利用浸泡式與液滴式的方式製作太陽能電池元件，其酞青素染料分子的光電轉換效率浸泡式分別為TT1 (3.24 %)、TT7 (1.26 %)、TThC (1.34 %)、TThCA (2.13 %)、35T (1.12 %)及35TN (1.42 %)；而液滴式分別為TT1 (1.47 %)、TT7 (1.88 %)、TThC (1.73 %)、TThCA (1.33 %)、35T (0.93 %)及35TN (1.65 %)。Item 以呋喃衍生物為材料的光敏染料太陽能電池(2008) 陳品誠摘要 本論文利用Suzuki coupling、Stille coupling、Buchwald-Hartwig C-N coupling 和Wittig reation，合成出一系列新穎有機光敏染料 (metal-free organic dyes)。這些雙極性化合物以arylamine為供電子基團，2-cyanoacrylic acid為拉電子基團，兩者之間的共軛鏈則是由呋喃 (furan) 搭配苯 (phenyl)、噻吩 (thiophene) 等芳香雜環或烯基組成。 以上化合物的吸收波長(λabs)約在461 ~ 485 nm之間，較類似結構的噻吩衍生物 (λabs = 404 ~ 445 nm) 紅位移了約40 ~ 57 nm。以上化合物可用為光敏染料，製成高效性的染料敏化太陽能電池 (dye-sensitized solar cells, DSSCs)。其中最好的元件效率參數為：光電轉換效率η = 7.36%；開環電壓Voc = 0.69 V；短路電流Jsc = 16.59 mA/cm2；填充因子FF = 0.64。其光電轉換效率在相同條件下，可達以N719 (cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)- ruthenium (II) bis-tetrabutylammonium) 製成標準元件 (η= 7.69) 的96 %。Item 高中生STS模組教學與批判思考意向的探討(2007) 黃博成本研究的目的是結合課本中的教材與時下社會的熱門議題，開發設計『醣』與『太陽能』兩套STS模組課程，並藉由蒐集、分析數據，來探討學生在相關概念及學習上的成效，以及STS模組教學對於高一學生『批判思考意向』的影響。本研究之對象為台北市某高中一年級的學生，共八十人。 研究結果如下： 1. 在STS模組教學活動後，學生的知識層面有明顯成長。使用『醣』模組之X班級其科學概念前、後測分數差異達13.1分；使用『太陽能』模組之Y班級其科學概念前、後測分數差異達11.8分。針對平均值差異進行t檢定結果發現均達顯著值（p＜0.05），說明模組活動對學生知識層面的確有影響。 2. 學生在『批判思考意向量表』之平均得分主要集中在3.51-4.00、4.00-4.50、4.51-5.00、5.00-5.50三個區間，而樣本中『批判思考意向』分數極高（5.51-6.00）和較低（2.00-2.51）的人數並不多，整體約略呈常態分佈，且超過一半的學生『對科學的態度』之平均得分比期望值高。 3. 學生『對批判思考的意向』和接受兩個模組教學後之成就測驗成績的相關係數分別是0.156及0.438，顯示有相關性。同時分析系統性與分析力、心胸開放、智識好奇心、整體與反省思考四個維度與接受模組教學後之成就測驗成績的相關顯著值亦均大於0.05，顯示沒有顯著的相關性，表示接受模組教學後之成就測驗成績與四個維度沒有顯著的相關性。 4. 大部分學生對本次教學活動抱持正面態度，包括認為這種教學很有趣、覺得這種上課方式比只聽老師講解課本內容更好，也希望下次教師還能使用類似教學模組的方式進行教學。Item 可作為敏染太陽能電池之雙錨基咪唑光敏染料(2014) 林則言本篇論文開發了引入imidazole於電子予體與電子受體間之共軛鏈的光敏染料，並製成染敏型太陽能電池。利用carbazole或arylamine為電子予體，引入於imidazole之2號碳原子，並引入2-cyanoacetic acid於imidazole之4、5號碳原子，作為電子受體兼錨基。這樣的雙錨基分子設計可能有利於分子的光收成與增進光激發後分子注入電子於之TiO2能力。開發染料分子所涉及的重要有機反應包括Debus-Radziszewski imidazole synthesis、Stille Coupling與Knoevenagel condensation。新染料分子之物理特性並經UV-Vis.吸收光譜、微分脈衝伏安法，測量其光物理及電化學鑑定。這些染料分子在300−600 nm波段有高的分子吸收消光係數。由於明顯的分子堆疊，導致太陽能電池的效率只是中等。加入CDCA (chenodeoxycholic acid)為共吸附劑後效率可提升42–61%。最佳元件(加入50 mM CDCA)效率可達4.55%，為N719建構標準元件之61%。Item 藉由調控奈米結晶的尺寸與界面以優化硫化鉛-蕭特基太陽能電池之轉換效率(2013) 張倍綺; Bei-Chi Chang本論文研究分為兩大部份分別是利用溶液法合成改善Ⅳ-Ⅵ族硫化鉛(PbS)半導體量子點材料，以及PbS量子點薄膜蕭特基太陽能電池之元件製程之優化，以提升元件整體之光電轉換效率。 第一部分量子點材料之改善，首先以不同OA-PbO比例合成不同尺寸的PbS量子點(直徑3, 3.5, 4.1, 5.6 nm)，並且利用溫度調控製備最優化之PbS量子點材料，最後利用混和溶劑以及高速離心的方式，合成具有高產率之小尺寸奈米粒子(~ 3.5 nm PbS)。此優化的PbS量子點材料，因量子侷限效應的影響之下，具有第一激子能量(~ 1.44 eV)，應用於ITO / PEDOT: PSS / PbS / Al 結構之蕭特基太陽能光伏元件上，可以同時擁有較高的開路電壓(~ 0.43 eV)以及短路電流密度(~ 12.5 mA/cm2)，因而能提高整體光電轉換效率達2.02 ％。 此外透過AFM以及SEM分析發現結合PEDOT: PSS電洞傳輸層於元件中，具有降低基板的粗糙度以及提升元件界面之接合，因此提升元件製程良率。其次，透過調控到最適當的薄膜厚度，使元件展現最佳短路電流密度，同時具有較高的吸光能力以及降低電子電洞對的再復合。接者，我們利用FTIR、SEM、TEM分析，發現藉由1, 2-乙二硫醇(EDT)處理之PbS量子點薄膜，其表面的油酸(OA)長碳鏈官能基有效被取代成短碳鏈，使得量子點之間的距離能有效縮短，進而改善光伏元件之載子傳輸能力以及提高光電元件之轉換效率。最後，我們透過導電度、XPS分析探討熱退火對於量子點薄膜元件電性上的影響。我們發現最佳熱退火條件能使PbS量子點表面長碳鏈官能基脫附，造成量子點之間的距離下降以增加薄膜的導電度，且具有較少的缺陷(PbSO4)能降低電子電洞對再復合。透過一系列材料本質以及元件結構的改善能具有最佳的光電轉化效率高達2.52％。