學位論文
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Item 環修飾之紫質的設計與合成以應用於太陽能光敏染(2014) 山地普; Sandeep Mane此篇論文報導了新的環修飾紫質以及大環紫質的設計與合成，以及其在太陽能光敏染料之應用。此些染料的發展由單硫取代紫質以及單氧取代紫質開始，並且其上有一ethynylphenyl 基團為共振鏈以及以羧基為掛載基團。比較這些異原子取代紫質與傳統的四氮紫質，結果顯示異原子的取代降低了這些染料的光電伏打效率，其中單氧取代的紫質表現更低於單硫取代的紫質。接著我們對單硫取代紫質進行了環修飾得到了擁有A3B以及A2B2之不同取代型式的五種衍生物。經由光物理和電化學的研究顯示以ethynylphenyl基團延伸共振的鏈長不僅增加了環的平面性，同時也增加了光譜的紅位移。而在取代基上加上擁有拉電子能力的cyano基團亦可增加分子的極性而讓分子有較佳的電荷轉移效果。結合上訴修飾，單硫取代紫質的光電轉換效率可由沒有cyano基團的0.2 % 提升到有cyano基團的1.69 %。 我們亦致力於研究大環紫質於太陽能光敏染料的應用。我們合成出了有硼配位的oxasmaragdyrins，其是擁有22 個π電子共振的芳香大環紫質。這些染料擁有合適的還原電位，高消光係數，良好的穩定性，以及高光電轉換效率。更重要的，其在可見光區段的吸光範圍廣泛，且其較低能量的Q band吸收位於在紅外光區段。基於上述條件，oxasmaragdyrins適合用來發展為太陽能光敏染料。我們亦於了oxasmaragdyrins 環上掛載了不同的推拉電子基，並進行研究與討論。令人意外的，掛載上tripheylamine為推電子基以及ethynylphenyl為共振鏈的染料其光電轉換效能相較於未修飾的染料並未增加。 最後，我們合成了分別擁有一個和兩個羧基的新的二氮三硫 sapphyrins化合物並且將其應用於太陽能光敏染料。由電化學研究看來，其最低未佔軌域與二氧化鈦之傳導能帶間的差距太相近，使其不夠能讓激發的電子做有效的電子注入至二氧化鈦，故此染料的光電轉換效率不佳。 至目前為止，此論文完成了單硫取代紫質最高的光電轉換效率，並且開發出了一系列新的大環紫質為高效率的太陽能光敏染料。Item 以二噻富烯作為電子供體部分之染料敏化太陽能電池系列染料(2016) 解榮航; Hsieh, Jung-Hang在本研究中，我們設計出一系列D-π-A 型式，可作為染料敏化太陽能電池（dye-sensitized solar cells (DSSCs) ）光敏染料。染料分子是以dithafulvalene（DTF）片段作為染料敏化太陽能電池之光感染料之電子予體（electron donor），並引入8H-茚并-[2,1-b]-噻吩作為共軛片段之核心，並引入thiophene或bithiophene以及3-hexylthiophene於共軛片段，並嘗試引入不同長碳鏈於DTF片段。 利用到一系列有機合成反應，包括Stille Coupling, Grignard reaction, Vilsmeier–Haack reaction, knoevenagel condensation來成功合成出此一系列有機染料，後再以可見-紫外光光譜儀（UV-Vis absorption spectra），光致發光（Photoluminescence），循環伏安法（Cyclic voltammetry），來測量染料之吸光、放光波段以及最高電子填滿軌域 (HOMO), 最低電子未填滿軌域 (LUMO)等各種光物理性質，DTF系列染料在400−600 奈米波長範圍有良好的吸光效益，以DTF-1染料所製備之染料敏化太陽能電池，在加入CDCA後可增進20%左右效益，其光電轉換效益達5.53%。為N719標準染料的67%。