以呋喃衍生物為材料的光敏染料太陽能電池

Abstract

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 %。