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【臺灣大學】 99-B2-1 有機染料敏化太陽能電池跨學門科技人才培育計畫

Written By: admin on 五月 27, 2010 53 Comments

申請學校:臺灣大學

計畫編號:99-B2-1

計畫名稱:有機染料敏化太陽能電池跨學門科技人才培育計畫

領域別:化學-電資

主持人:汪根欉

系所:化學系

圖為本計劃所需的染料分子實際製備的過程與完成的元件

此跨學門科技人才培育計畫結合了化學學門之有機染料分子設計及合成、結構鑑定與性質分析等專門知識及光電工程學門之基礎固態物理知識及染料敏化太陽能電池元件製作技術,在兩年計畫中使參與此計劃之學生能充分針對設定主題:(1) 有機化學之反應與機構,(2) 有機太陽能染料之分子設計;分子結構與性質之關連性,(3) 有機合成實作 (4) 染料分子之結構鑑定及性質分析:染料分子的物理、化學特性之量測,(5) 染料結構與太陽能電池元件及操作原理間的關聯性,(6) 太陽能電池元件製作技術,(7) 量測有機太陽能電池的元件特性:如阻抗頻譜等進行跨領域學習與討論。

在99學年度之計畫執行已經成功的指導學生關於染料TPCA之合成如下圖一:

圖一

我們可藉由化學修飾的方式來改良TPCA,增加上二條烷氧基側鏈(alkoxyl side chain)而產生新的染料分子如圖二。預期這樣的修改可以增加吸收波長,進而提高效率。除此之外,藉由側鏈本身低極性且疏水的特點,能適當的阻隔電解液直接碰觸到電極所造成的效率損耗,同時避免電解液中微量水分造成元件壽命的降低。

圖二

完成上述之材料合成後將指導參與學生利用核磁共振光譜儀來鑑定合成產物的純度,並使用紫外光/可見光吸收光譜掃描儀、螢光光譜掃描儀及循環伏特計,量測出材料的HOMO及LUMO能階高低,此數值將提供DSSC元件中材料與電極及電解液之相互搭配所需的重要訊息,最後還將比較三者的效率。這些將會是參與學生在化學學門的學習重點。

本年度計劃擬藉由分子設計來達成控制元件中電解質的行為,解決電極表面的能量損失,圖為增加疏水層前後的電解質分布示意圖

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