具Trioxyphenyl 和 Dithienothiophenyl 單元的有機染料應用於染料敏化型太陽能電池的合成與鑑定

Abstract

本研究中擬開發新的非金屬系(metal-free)有機光敏化染料，所設計的染料分子是以tris-dodecyloxyphenyl-與cyanoacrylic acid為電子予體與受體，而主要是合成修飾不同的電子予體或電子予體與電子受體間之共軛橋樑(conjugated spacer)。在共軛橋樑設計上，主結構是以dithieno[3,3-b:2’,3’-d] thiophene，其中再分別含有dithiophene以及bithiazole來延長共軛系統長度，以提升電荷轉移的能力和加強吸收光譜的強度和範圍。 由於含有液晶性質的分子，具有較良好的分子排列性，藉由引入一般運用在液晶上的片段液晶分子結構trioxyphenyl-，加上共平面性較好的融合環dithieno[3,3-b:2’,3’-d] thiophene，來探討所設計的分子在染料敏化型太陽能電池上的應用與特性。 其中所設計的染料分子化合物16其光轉換效率為3.72% (Voc = 0.58V, Jsc=9.98 mA/cm2, FF =0.65)，在相同條件下，已可達N719效率(7.04%)的53%，雖然效率不及以往文獻triarylamine為電子予體的效率，但成功的開發出新一系列不同於以往的電子予體染料分子，未來可在分子的設計上，對於電子予體上做取代基的轉換，以利於光轉換效率的提升。