設計及合成新類型的太陽能電池材料

國家的科學與技術發展通常取決於自身的努力和能源供應的途徑。大多數已開發國家利用燃燒化石燃料來滿足其能源需求，進而造成嚴重的環境問題。隨著各個國家制定相關法律來規範二氧化碳總排放量，尋求乾淨、再生能源來滿足能源需求已成為一項重要且具有挑戰性的任務。 目前世界各研究團隊正在努力發展可靠的替代綠色能源，例如光伏（PV）技術，利用該技術將太陽能轉換為電能，以滿足能源需求。矽基光伏技術是光伏技術作為商業產品的首個代表，為生產潔淨電力能源奠定基礎，但其主要的挑戰在於光伏電網之生產成本及大規模生產問題。在這方面，可再生能源設備［例如染料敏化太陽能電池（DSSC）和鈣鈦礦太陽能電池（PSC）］逐漸成為PV的新技術。這些設備因具有低成本以及良好的光電轉換效率而備受關注。DSSC和PSC良好的性能相當部份來自於其中的光敏染料和電洞傳輸材料。因此，本研究團隊將基於以下方面進行改進:(1)開發可助於太陽能電池穩定性之新型光敏染料和電洞傳輸材料；(2)對元件之材料構型和組成進行廣泛研究，並合成出最合適的光敏染料和電洞傳輸材料；(3)對元件架構進行微調，以優化整體太陽能電池性能。目前我們的研究計劃主要為開發具化學穩定性之高效能材料，同時致力於開發環保的太陽能電池。此提案的具體目標是：A:開發新型光伏材料並應用於DSSC和PSC：1.設計及合成各種有機金屬敏化劑，藉由實驗篩選金屬並用於混摻結構，以提高DSSC之性能。2.設計及配製具有親水性質之電洞傳輸材料改善PSC中鈣鈦礦層成膜的型態。3.基於donor-donor, donor-acceptor及donor-acceptor-donor的構型，設計可應用於PSC的電洞傳輸材料。B.評估DSSC和PSC的光電轉換效率和其他光伏特性：1.測試所配製不同構型及結構之材料並分析其光物理及化學數據以了解分子修飾所需要件。2.與合作者討論及調整元件的組成及架構，使其更適合我們設計的材料。3.分析元件的界面機制，並進行微調，開發出卓越和穩定的DSSCs和PSCs。