簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 何明記
論文名稱: 一、含芳香環側鏈取代之噻吩的合成與鑑定;二、高度位向選擇性含正丁硫烷側鏈取代基之聚噻吩的合成及其在有機敏化太陽能電池的應用
指導教授: 韓建中
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 182
中文關鍵詞: 噻吩太陽能電池
相關次數: 點閱:1下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 純有機染料的種類繁多,其優點包含,不含中心金屬離子、成本較低、吸光係數高、無金屬汙染性、便於進行結構設計且電池循環易操作,使用純有機染料還能節省使用稀有金屬。
    在tetramer-MBT理論計算上發現其分子HOMO時電子雲分佈在aniline tetramer主幹上,而當分子在LUMO狀態時其電子雲分佈轉移至側鏈基MBT雜環上之現象(參考明慈學姊畢業論文)。參考此特性,應用於聚噻吩高分子上,期待分子應用於染料敏化太陽能電池其分子被激發時,其主鏈上電子轉移至側鏈(LUMO),而由文獻得知,聚噻吩具有良好之電洞傳輸性質。合成鑑定上,發現thiophene化合物接上不同推拉性之側鏈官能基時,其thiophene上之2, 5位置電子密度會有不同改變之性質。
    而目前最常廣泛應用於染料敏化太陽能電池材料為有機金屬染料,但由於有機金屬染料有(1)中心金屬價格昂貴、(2)金屬汙染性高之問題存在,為了改善此問題,我們將thiol側鏈分子與Polythiophene(PT)主鏈做結合,側鏈官能基(thiol)可有效傳輸電子、主鏈PT可傳輸電洞,架橋之硫分子可提供d軌域幫助共振並增加與TiO2奈米分子之吸附能力。且純有機之高分子染料優點包含,價格便宜、吸光係數高、便於進行結構設計且電池循環易操作等優點,而目前合成出之P3SBuT與 P3HT化合物做比較,其與TiO2吸附力且效能傳輸效率(達1.41%)皆較為優秀,期待其於雜環之thiol側鏈高分子會有更佳之效率表現。


    目錄 摘要 …………………………………………………………………1 謝誌 …………………………………………………………………3 目錄 …………………………………………………………….…...4 第一章 文獻回顧 6 1-1 前言 7 1-2 導電高分子簡介 8 1-3 區域規則高分子簡介 10 1-4 Tetramer-MBT之理論計算 17 1-5 利用聚苯胺催化生成雙硫化物方法 19 1-6 太陽能電池回顧與現況 20 1-7 有機染料太陽能電池原理 21 1-8 元件基本構造與製作流程 23 1-9 材料介紹 24 1-9-1 敏化劑特點 24 1-9-2 敏化劑種類 25 1-9-3 電解質 27 1-10 HOMO、LUMO計算 27 1-11 量子效率 28 1-12 太陽能電池特殊曲線與電池輸出常數 28 1-13 國際太陽能電池發展現況 30 1-14 研究動機 31 第二章 實驗內容 33 2-1 實驗儀器 34 2-2 實驗藥品及溶劑 35 2-3 化合物結構及代號 37 2-4 合成流程 39 2-5 化合物氫譜碳譜總覽 59 第三章 結果與討論 61 3-1 實驗流程 62 3-2 反應機構探討 63 3-2-1相異單邊溴化化合物之比較 83 3-3 UV/Vis與分子量及合成條件之比較 90 3-4 TiO2吸附情況比較 96 3-5 P3HT與P3SbuT元件效率比較 97 3-6 化合物3SBuT與3MBTT之理論計算比較 100 第四章 結論 108 第五章 參考文獻 109 第五章 附圖 113

    參考文獻
    1. (a) Patil, A. O.; Heeger, A. J.; Wudl; F. Chem. Rew. 1988, 88, 183. (b)
    MacDiarmid, A. G.;Yang, L. S.; Huang, W. S.; Humphrey, B. D. Synth. Met.1987, 18, 393. (c) Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N,; Heeger, A. J. Nature 1992, 357, 477. (d) One – Dimensional Metals: Physics and Materials Science; Roth, S. VCH: Weinheim, 1995.
    2. Hyodo, K. Electrochim. Acta. 1994, 39, 265.
    3. MacDiarmid, A. G.; Yang, L. S.;Huang, W. S.;Humphrey, B. D. Synth. Met. 1987, 18, 393.
    4. Osaheni, J. A.; Jenekhe, S. A.; Vanherzeel, H.; Meth, J. S. Chem. Meter. 1991, 3, 218
    5. (a) Shuxin, T.; Jin, Z.; Meixiang, W.; Qingbo, M.; Yuliang, L.; Lei, J.; Daoben, Z. J. Phys. Chem. B2004, 108, 18693.(b) Shuxin, T.;Jin, Z.; Bofei, X.; Meixiang, W.; Qingbo M.; Yuliang, L.; Lei, J.; Daoben, Z. Langmuir 2004, 20,2934.
    6. Kittle, C. Introduction to Solid State Physics, 6th ed.; John Wiley & Sons, Singapore, 1986.
    7. D. M. Chapin, C. S. Fuller, and G. L. Pearson, “A new sillcon p-n junction photocell for converting solar radiation into electrtical power,” J. Appl. Phys., 25, 676(1954).
    8. B. O’Regan and M. Grätzel, “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films,” Nature, 353, 737(1991)
    9. 張芳碩, “染料敏化二氧化鈦光電化學太陽能電池之研究,” 國立台灣大學, 臺北 (2003)
    10. 孔凡太, 戴松元, 王孔嘉. 染料敏化奈米薄膜太陽能電池中的染料敏化劑. 化學通報, 2005, (1): 23
    11. A. Hagfeldt and M. Grätzel, “Light-induced redox reactions in nanocrystalline systems, “ Chem.Rev., 1995, 95, 49
    12. (a) Solar Energy Materials & Solar Cells, 2005, 88, 23~35
    13. 康至敏, 郝彥忠, 王慶飛等. 固態TiO2奈米太陽能電池研究進 展. 化學研究與應用, 2003, 15(2): 32
    14. J. L. Bredas, R. Silbey, D. S. Boudreaux, R. R. Chance, J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6555.
    15. S. Janietz, D. D. C. Bradley, M. Grell, C. Giebeler, M. Inbasekaran, E. P. Woo, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2453.
    16. 趙玉文.太陽電池新進展.物理,2004, 33 (2): 99
    17. Goetzberger A, Hebling C, Schock H-W. Photovoltaic materials, history, status and outlook. Materials Science and Engineering R, 2003, (40): 1
    18. 劉顯杰, 王世敏. 有機染料敏化TiO2 奈米晶多孔膜液體太陽能電池研究進展. 材料導報, 2004, 18(10): 18
    19. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 1, 235.
    20. Macromolecules, 1995, 28, 2101-2102
    21. (a) Macromolecules, 1996, 29, 24. (b) Synthetic Communicationsw, 2006, 36, 1769–1777.
    22. (a) Russian Chemical Reviews, 1996, 65 (9), 785 - 795) . (b) J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17542-17547.
    23. G. K. R. Senadeera, K. Nakamura, T. Kitamura, Y. Wada, and S. Yanagida, Appl. Phys. Lett., 2003, 83, 29.
    24.(1) (a) Jen, K.-Y.; Miller, G. G.; Elsenbaumer, R. L. J. Chem.
    Soc., Chem. Commun. 1986, 1346-1347. (b) Elsenbaumer, R. L.; Jen, K.-Y.O;b oodi, R. Synth. Met. 1986,15,169-174. (c) Hotta, S.; Rughooputh, S. D. D. V.; Heeger, A. J.; Wudl, F. Macromolecules 1987,20,212-215. (d) Sato, M.; Tanaka, S.; Kaeriyama, K. J. Chem. SOC., Chem. Commun. 1986, 873-874. (e) Nowak, M.; Rughooputh, S. D. D. V.; Hotta, S.; Heeger, A. J. Macromolecules 1987, 20, 965-968.
    25. Tan, S.X. ; Zhai, J. ; Wan, M.X. ; Meng, Q. ; Li, Y ; Jiang, L. ; Zhu, D. B J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18693.
    26. Senadeera, G.K.R. ; T. Kitamura, T. ; Wadab, Y. ; Yanagida, S. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 164 2004, 164, 61.
    27. Liu, J. ; Kadnikova, E.N. ; Liu, Y. ; McGehee, M.D.; Frechet, J.M.J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9486.
    28. Yue, J.; Epstein, A. J. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2800. (b) Yue, J.; Wang, Z. H.; Cromack, K. R.; Epstein, A. J.; MacDiarmid, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2665. (c) Wang, X. H.; Li, J.; Wang, L. X.; Jing, X. B.; Wang, F. S. Synth. Met. 1995, 69, 147. (d) Chen, S. A.; Hwang, G. W. Macromolecules 1996, 29, 3950. (e) Jue, Y.; Epstein, A. J.; Zhong, Z.; Gallagher, P. K.; MacDiarmid, A. G. Synth. Met. 1991, 41, 765.
    29. (a)Macromolecules, 1995, 28, No. 6. (b)Macromolecules 1996, 29, 7671-7677
    30. J. Am. Chem. SOC., 1995, Vol. 117, No. 1.
    31.Synthetic Communications, 2006, 36, 1769-1777.
    32. Letters in Organic Chemistry, 2005, 2, 767-779.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE