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Browsing by Author "DIAU ERIC WEI-GUANG"

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    以二氧化鈦奈米管陣列與膠態電解質為基礎之大面積可撓曲染料敏化太陽能電池的開發
    (2014)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
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    以陣列型介觀TiO2奈米結構為基礎之鈣鈦礦太陽能電池研究
    (2015)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
    有機-無機混成有機金屬鹵化物鈣鈦礦(perovskite)具有1.5 eV的直接能隙、低激子束縛能、擴散路徑長、寬廣的光學吸收範圍 (400-800 nm)以及高吸光係數等優點，使得鈣鈦礦成為薄膜太陽能電池的最佳吸光材料，而其元件光電轉換效率更高達15 %以上，創造了溶液製程薄膜太陽能電池的新紀元。由於鈣鈦礦具有雙極性的傳導性質，其除了做為太陽能電池主要的光吸收材料之外也可以作為電子或電洞的傳輸層，這個特性使得鈣鈦礦元件結構的設計呈現多樣化的優勢；例如，鈣鈦礦/電洞傳輸層的設計可作為一種p-type電極以利於電洞的注入而產生電荷分離，此時鈣鈦礦作為光吸收層與電子傳輸媒介；相反地，鈣鈦礦/電子傳輸層的設計可作為一種n-type電極而產生有效的電荷分離接面，鈣鈦礦因此可以扮演光吸收層與電洞導體的雙重角色。目前最成功的元件結構為n-type金屬氧化物(TiO2)/鈣鈦礦/電洞傳輸材料(Spiro-OMeTAD)的介觀異質接面或平面異質接面，TiO2層作為鈣鈦礦的骨架(Scaffold)並可傳輸電子，因此多孔性的TiO2材料在電池結構上具有非常重要的地位，在此我們提出這個台韓合作研究計畫「以陣列型介觀TiO2奈米結構為基礎之鈣鈦礦太陽能電池研究」，其目的在結合雙方之技術與資源，利用高分子聚合合成出接枝高分子並作為基材模板，並進一步開發出新穎形貌且具有高孔洞性的介觀無機奈米材料並應用於鈣鈦礦薄膜太陽能電池。這些技術的開發包括了鈣鈦礦晶體的合成與高孔洞性的介觀無機奈米材料的製備、元件的組裝與效能量測、瞬態光電動力學量測與電化學交流阻抗分析、以及能量轉換與電子轉移的基礎研究。本計畫之鈣鈦礦的合成、元件的製備與測試以及相關光譜動力學的研究將在台灣進行，而高分子合成及陣列型具有介觀孔洞且高孔隙率的無機奈米材料則由韓國團隊負責，這個國際合作研究計畫將會有非常豐碩的成果產出。
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    仿生太陽能電池元件及其光電能量轉換機制研究---子計畫三(I)
    (2007)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系(所)
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    功能化二氧化鈦奈米管陣列的基礎研究與應用
    (2007)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系(所)
    由於全球性的能源危機以及台灣環保意識的高漲，在這個兩年期的國科會個人 計畫中我們提出一個以低成本開發高效能染料敏化太陽能電池(DSSC)的方法。我們 的核心技術是利用電化學陽極處理的方法直接在鈦薄板上製備大面積的功能性二氧 化鈦奈米管陣列(ATO nanotube array)薄膜，其具有高表面積及可調控的特性故可 在吸附光敏染料後作為DSSC 的陽極，以取代傳統以導電玻璃及TiO2 奈米顆粒為陽 極的Gratzel cell。在計畫執行的第一年中，我們將利用不同奈米製程如陽極處理 法與溶膠-凝膠法來製作高品質之奈米級二氧化鈦材料，再針對不同的實驗參數對二 氧化鈦的表面型態、結晶特性、光譜及光電特性等深入探討，並將ATO 奈米管應用 於表面的自我清潔。第二年我們將利用第一年所製得之材料應用到DSSC 之元件封裝 與光電流量測，改變的參數包括了ATO 奈米管的孔徑大小、管子的長短、不同染料 與電解質的影響，並利用超快光譜技術來研究電子與電洞在染料與奈米管界面間傳 遞的動力行為。我們所提出的奈米管DSSC 將具有低成本、可撓曲、大面積、可回收 再使用等特性，若能提高光電轉換效率與增長使用壽命，其發展潛力將無可限量！
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    功能化二氧化鈦奈米管陣列的基礎研究與應用
    (2008)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系(所)
    由於全球性的能源危機以及台灣環保意識的高漲，在這個兩年期的國科會個人 計畫中我們提出一個以低成本開發高效能染料敏化太陽能電池(DSSC)的方法。我們 的核心技術是利用電化學陽極處理的方法直接在鈦薄板上製備大面積的功能性二氧 化鈦奈米管陣列(ATO nanotube array)薄膜，其具有高表面積及可調控的特性故可 在吸附光敏染料後作為DSSC 的陽極，以取代傳統以導電玻璃及TiO2 奈米顆粒為陽 極的Grätzel cell。在計畫執行的第一年中，我們將利用不同奈米製程如陽極處理 法與溶膠-凝膠法來製作高品質之奈米級二氧化鈦材料，再針對不同的實驗參數對二 氧化鈦的表面型態、結晶特性、光譜及光電特性等深入探討，並將ATO 奈米管應用 於表面的自我清潔。第二年我們將利用第一年所製得之材料應用到DSSC 之元件封裝 與光電流量測，改變的參數包括了ATO 奈米管的孔徑大小、管子的長短、不同染料 與電解質的影響，並利用超快光譜技術來研究電子與電洞在染料與奈米管界面間傳 遞的動力行為。我們所提出的奈米管DSSC 將具有低成本、可撓曲、大面積、可回收 再使用等特性，若能提高光電轉換效率與增長使用壽命，其發展潛力將無可限量！
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    功能性二氧化鈦奈米管陣列的基礎研究與應用
    (2007)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系(所)
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    奈米管染料敏化太陽能電池之效能最佳化研究
    (2009)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系(所)
    本研究團隊在執行吾人二年期(96-98)個人計畫「功能化二氧化鈦奈米管陣 列的基礎研究」已產生非常豐碩的成果，而本一年期(98-99)研究計畫則延續之 前的研究方向，更進一步將奈米管染料敏化太陽能電池的元件效能最佳化，同時 我們將針對最佳化的元件以光譜及電化學的方法進行電子傳輸機制的探討，從而 對新型染料與元件的設計做出貢獻。我們預計以一年的時間完成以下之工作： （1） 以N719 染料為標準，找出TiO2NT 管長對NT-DSSC 元件效率的最佳化參數； （2） 以N719 染料為標準，最佳化以紫質染料做成的NT-DSSC 元件效率； （3） 對紫質染料NT-DSSC 元件進行ＩMPS/IMVS 以及ISC decay/Voc decay 的量 測，以便了解此新型高效率之綠色染料元件之電子傳輸機制； （4） 對紫質染料在ATO 以及AAO 薄膜上進行飛秒螢光動力學的基礎研究，以便 獲得此新型高效率之綠色染料在TiO2 半導體上電子注入之量子效率。
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    新穎膠態電解質之開發於染料敏化太陽能電池之應用( II )
    (2013)
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
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    新穎膠態電解質之開發於染料敏化太陽能電池之應用(1/2)
    (2012)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系（所）
    我們提出為期兩年之產學合作計畫「新穎膠態電解質之開發於染料敏化太陽能電池之應用」，目的在開發新穎電解質材料並應用於染料敏化太陽能電池，期使電池元件效能達最佳化並延長元件壽命，進而達成其商業化的終極目標。本研發重點在改進傳統液態電解液易揮發及漏液等不利未來產品化之缺點，並開發出接近液態電解質光電轉化效率之熱穩定佳、長期穩定性高的膠態電解質，針對開發之膠態電解質應用於DSSC的元件效能最佳化與光電轉換效能進行各類量測，對其在電池效率的影響上做出結論，並希望能以此為基礎，進而設計出較現有電解質更為優越的材料，最後將此一技術及經驗，技術移轉於產學合作廠商，以達雙贏互惠之目標。
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    新能源關鍵材料之研究規劃---染料敏化太陽能電池關鍵材料與元件技術開發(子計畫四)
    (2008)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系(所)
    本計畫的目的在於規劃染料敏化太陽能電池(DSSC)的關鍵材料與元 件技術之先期發展，並配合其相關之基礎研究，以便在未來結合國內 之化學、物理、材料、光電等專家學者，組成堅強之跨領域研發團隊， 共同開發出高效率的新一代DSSC 元組件，並以達成DSSC 之商品化 為其終極目標。我們規劃的五大發展方向分別是：(1) 新穎染料的設 計與合成； (2) 新型電極結構的開發；(3) 電解液的設計與改良； (4) 固態元件的開發；(5) 元件運作機理之探討。為驗證本規劃案之 確實可行，我們同時規劃參訪Grätzel 教授在瑞士的實驗室、日本工 研院(AIST)之DSSC 實驗室以及南韓Jae J. Ko 教授之先進材料實驗 室，並規劃執行兩個關鍵材料與元件開發的先期實驗：(a) 傳統DSSC 元件之最佳化工程；(b) 固態DSSC 元件之最佳化工程，以推動在交 通大學建立DSSC 元件製備與測試的重點實驗室，並建立未來DSSC 關鍵材料開發與鑑識的最佳化平台。最後我們將舉辦一場DSSC 小型 國際研討會，計畫邀請Grätzel、Ko 等教授來台演講並提供其寶貴經 驗與建言，使台灣學界未來在染敏太陽電池的研究方向更為明確，並 整合國內相關研究團隊擴大其國際合作的空間。
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    有機與高分子光電材料元件之基礎研究
    (2010)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
    我們提出一個三年期之台日合作研究計畫「有機與高分子光電材料元件之基礎研 究」，其目的在結合雙方互補之技術與資源，對有機與高分子光電材料元件(OLED、OLEFET 及DSSC)的基本過程進行深入的研究與探討。元件電致發光或光電轉換效率的特性與材 料的光譜特性、激發態動態學以及他們的電場效應息息相關，要了解控制效率的關鍵因 素，我們將進行電致吸收(vis. and IR)光譜/放射光譜、光電流電壓特徵曲線、以及其 對應的動力學基礎研究。分析這些元件電場/光電效應或動力學的結果可以幫助我們了 解其運作機制，以及其和元件效能的對應關係而促使我們未來能設計出功能更強大的元 件。其中有機/高分子/奈米材料的合成、OLED 與DSSC 元件的製備、以及相關光譜動力 學的研究將在台灣進行，而OLEFET 元件製備與相關材料的電場效應研究則由日本團隊 負責。吾人預期這個國際合作研究計畫將會有非常豐碩的成果產出。
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    有機與高分子光電材料元件之基礎研究
    (2011)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系（所）
    我們提出一個三年期之台日合作研究計畫「有機與高分子光電材料元件之基礎研 究」，其目的在結合雙方互補之技術與資源，對有機與高分子光電材料元件(OLED、OLEFET 及DSSC)的基本過程進行深入的研究與探討。元件電致發光或光電轉換效率的特性與材 料的光譜特性、激發態動態學以及他們的電場效應息息相關，要了解控制效率的關鍵因 素，我們將進行電致吸收(vis. and IR)光譜/放射光譜、光電流電壓特徵曲線、以及其 對應的動力學基礎研究。分析這些元件電場/光電效應或動力學的結果可以幫助我們了 解其運作機制，以及其和元件效能的對應關係而促使我們未來能設計出功能更強大的元 件。其中有機/高分子/奈米材料的合成、OLED 與DSSC 元件的製備、以及相關光譜動力 學的研究將在台灣進行，而OLEFET 元件製備與相關材料的電場效應研究則由日本團隊 負責。吾人預期這個國際合作研究計畫將會有非常豐碩的成果產出。
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    有機與高分子光電材料元件之基礎研究
    (2012)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
    我們提出一個三年期之台日合作研究計畫「有機與高分子光電材料元件之基礎研 究」，其目的在結合雙方互補之技術與資源，對有機與高分子光電材料元件(OLED、OLEFET 及DSSC)的基本過程進行深入的研究與探討。元件電致發光或光電轉換效率的特性與材 料的光譜特性、激發態動態學以及他們的電場效應息息相關，要了解控制效率的關鍵因 素，我們將進行電致吸收(vis. and IR)光譜/放射光譜、光電流電壓特徵曲線、以及其 對應的動力學基礎研究。分析這些元件電場/光電效應或動力學的結果可以幫助我們了 解其運作機制，以及其和元件效能的對應關係而促使我們未來能設計出功能更強大的元 件。其中有機/高分子/奈米材料的合成、OLED 與DSSC 元件的製備、以及相關光譜動力 學的研究將在台灣進行，而OLEFET 元件製備與相關材料的電場效應研究則由日本團隊 負責。吾人預期這個國際合作研究計畫將會有非常豐碩的成果產出。
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    染料敏化太陽能電池元件的關鍵材料開發及其相關基礎研究
    (2014)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系（所）
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    染料敏化太陽能電池元件的關鍵材料開發及其相關基礎研究
    (2013)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）
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    染料敏化太陽能電池元件的關鍵材料開發及其相關基礎研究
    (2015)
    刁維光
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    國立交通大學應用化學系（所）
    我們提出一個三年期計畫「染料敏化太陽能電池元件的關鍵材料開發及其相關基礎研究」，其目的在開發出適用於高效能染料敏化太陽能電池之新穎功能化材料，期使電池元件效能達到最佳化為商業化目標。本計畫的架構由六個部分所組成，其中關鍵材料的開發包括了四個主軸：（一）「新穎高效能染料的設計與合成」，其重點在設計與合成苯咪挫配位基新穎釕金屬錯合物及其衍生物為主的光敏染料，以及紫質與有機染料的共吸附元件最佳化測試，並配合電子傳輸機制的研究以尋找較佳吸光效率的染料而使元件的整體效能有效地提升；（二）「新穎一維奈米結構電極的開發」，置重點於製備二氧化鈦奈米棒結構電極及有序二氧化鈦奈米管結構電極，目的在為電子提供高效率且有方向性的傳輸途徑之概念，導入具有方向性的一維結構作為工作電極材料，以取代傳統TiO2奈米粒之半導體電子傳輸層；（三）「新型電解質的設計與開發」，重點在改進傳統液態電解液易揮發及漏液等不利未來產品化之缺點，並開發出接近液態電解質光電轉化效率之熱穩定佳、長期穩定性高的膠態或固態電解質；（四）「高效能對電極材料的開發」，針對陰極上修飾觸媒層為研究重點，除製備具有高穩定性以及高催化效能的鉑電極，更研發簡易的低溫製程方式，提高其對基材的適用性，期能應用於軟性DSSC元件中。最後兩個部分的研究分別針對上述材料的開發應用於DSSC元件的整體效能最佳化測試，並進行光激發後電子轉移機制的基礎研究，對其在電池效率的影響上做出結論，並希望能以此為基礎，進而設計出較現有染料、電解質或奈米結構更為優越的材料，而對元件設計做出貢獻。
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    紫質與卡唑衍生物在奈米結構及生物環境下之超快動力學研究
    (2006)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    交通大學應用化學系
    這個一年期的個人計畫不僅是吾人近五年執行國科會計畫〃凝態超快反應/緩解 動力學研究〃的進一步延續，而且是我們邁向跨領域研究的一個里程碑。我們在這個 計畫中首先報告了過去一年來豐碩的研究成果，並提出在未來一年中研究的兩個方 向：第一、我們將充分利用已建立的飛秒螢光上轉換動力偵測系統進行紫質分子在 不同環境下的光化學與光物理過程的基礎研究，研究的課題包括了紫質在奈米結構 中(AAO 及ATO 奈米管陣列)的聚集效應與介面電子轉移過程以及如何控制紫質在生 物環境下(肌紅蛋白)的聚集行為等基礎研究；第二、我們將利用過去對.唑分子在 激發態緩解動態學的瞭解並與中研院原分所張大釗博士合作，更進一步深入研究. 唑衍生物(BMVC)在中性緩衝水溶液中及生物環境下(雙股及四股DNA)的分子辨識緩 解動態學。另外，我們亦將延續與本系許慶豐教授、許千樹教授以及鍾文聖教授的 密切合作以進行在有機發光材料或染料敏化太陽能電池中重要分子系統的光化學及 光物理的基礎研究。
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    開發具商業化潛力之高效能碳電極無鉛鈣鈦礦太陽能電池( II )
    (2015)
    刁維光
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    DIAU ERIC WEI-GUANG
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    國立交通大學應用化學系（所）