理论计算於钌金属染料敏化太阳能电池之光电性质的研究.PDF

國立台灣科技大學 台灣科大 化學工程系 專題報告 學號:B9731025 _____________________________________________________________________ 理論計算於釕金屬染料敏化太陽能電 池之光電性質的研究 學生: 王暉棠 指導教授: 江志強 教 授 i 目錄 一、摘要1 二、研究動機與研究問題 2.1研究動機 2 2.2研究問題 3 三、文獻回顧與探討 3-1 太陽能電池4 3-2 染料敏化太陽能電池 3-2.1 染料敏化太陽能電池之組成5 3-2.1.1 透明導電玻璃5 3-2.1.2 TiO 奈米級薄膜6 2 3-2.1.3 染料 7 3-2.1.4 電解質 12 3- 2.1.5 對電極15 3-2.2 染料敏化太陽能電池之工作原理16 3-2.3 電子傳輸動力學 17 四、研究方法及步驟 4-1 研究方法 19 4-2 研究步驟 19 i 五、結果與討論 5-1 最佳方法 21 5-2 光電性質分析22 六、結論41 七、參考文獻43 ii 圖目錄 圖一 釕金屬染料之基本結構4 圖二 染料敏化太陽能電池之結構5 圖三 釕金屬錯合物染料N3 、N719 、Z907 、CYC-B1 、CYC-B3 、CYC-B11 、 SJW-E1 、C101 、C104 、C106 、C107之結構 11 圖四 染料敏化太陽能電池之工作原理16 圖五 電子傳輸之損失機制 17 圖六 釕金屬錯合物染料JF 、JF-2 、JF-2 1 、JF-5 、JF-51之結構 20 圖七 釕金屬錯合物Z907之最佳計算方法比較圖(A)與實驗之UV吸 收光譜圖(B) ：圖(A)中， (1)表計算方法opt/B3LYP/6-31G*-TDDFT/B3LYP/6-31G* (2)表計算方法opt/B3LYP/6-31G*-TDDFT/BHandHLYP/6-31G* (3)表計算方法opt/B3LYP/6-31G*-TDDFT/BHandHLYP/6-31G* in DMF (4)表計算方法opt/B3LYP/6-31G+*-TDDFT/BHandHLYP/6-31G+* (5)表計算方法opt/B3LYP/6-31G*-TDDFT/BHandHLYP/6-31G+* 22 圖八 理論計算於釕金屬錯合物N3之UV-VIS吸收光譜比較圖 23 圖九 染料Z907 、C101 、C106實驗 (A)與理論計算(B)之UV吸收光譜圖 25 圖十 AM0 、AM1.5分別表地球大氣外與表面之太陽光譜強度26 圖十一 染料C101之電子軌域分布圖27 圖十二 染料C106之電子軌域分布圖28 圖十三 染料N3 、Z907 、C101 、C106(左圖)與輔助配位基單體之 HOMO 、LUM