第一原理理論研究具有全色域吸收之染料敏化劑及鈣鈦礦的熱降解機理(2/2)

背景: 染料敏化太陽能電池是具有潛力且較不昂貴的光伏特架構，有潛力達到大面 積且兼具有可撓性及透明度。染料在光子捕獲及電子的注入中扮演重要的角色。鈣 鈦礦太陽能電池在2009年被報導出來之後只有3%的光電轉換效率，這幾年之間 ，其光電轉換效率已經高達20 %。 研究動機: 要提升光電轉換效率，染料具有全光域的吸收，特別是延伸到近紅外光 的吸收是有必要。然而，利用單一的染料分子要達到全光域的吸收是具有挑戰性的 。對鈣鈦礦太陽能電池研究而言，最具有挑戰性的工作是改善它有在操作溫度之下 的長時間使用，發展一個可以了解的鈣鈦礦太陽能電池熱分解機制，對發展未來可 以成功的商業運作鈣鈦礦太陽能電池是需要的。 初步結果：(1). 鋨-錯合物近紅外光吸收，可藉由自旋-軌道耦合活化，其原本自旋 禁止躍遷的吸收可從輔助配體借來吸收強度，近紅外光的吸收對光電轉換效率有重 要的貢獻，(2). 光電子躍遷中，釕金屬貢獻較多電子密度，較易引發較強的自旋軌道耦合，進而活化自旋禁止躍遷的吸收，(3). 鈣鈦礦熱分解反應的可逆性會決定 其分解路徑。 方法: 電子吸收光譜是利用TDDFT進行計算，利用B3LYP密度泛涵理論，包含基於 零階正則逼近（ZORA）的相對論性漢彌頓的微擾自旋軌道耦合方法。鈣鈦礦的計 算模型，是具有兩層的鈣鈦礦結構中100表面的平板模型。 將其模型擴展為2×2個 表面周期性晶體。 目標: (1). 了解，增強和設計基於DX1的金屬錯合物的近紅外光吸收(自旋禁止躍遷 )，(2). 設計同時具有MLCT和近紅外光吸收的金屬紫質敏化劑，(3). 描述基於FA的 鈣鈦礦的熱降解反應能量曲面，以了解鈣鈦礦的熱降解動力學機理。