近幾年來，由於石化能源的過渡使用，影響整個地球的生態環境，因此目前科學家們正在積極努力的找尋適合的再生能源，其中最具有優勢的就是太陽能，但是目前的太陽能產品以矽晶元為主，雖然其具有良好的光電轉換效率，但是其成本較高，而為了降低其成本所已發展出有機太陽能電池，其中又以染料敏化太陽能電池及有機薄膜太陽能電池較受到矚目。
　　而目前在染料敏化太陽能電池元件中做為吸收光能的染料分子仍以含有有機金屬架構的染料分子較為廣泛，但是其會有環境汙染的問題，而且價格較為昂貴，不過一般純有機染料敏化劑雖然可以方便進行結構設計，但是有機小分子會有穩定性的問題，而導電高分子相較於一般的有機小分子有較好的穩定性，且仍保有其容易進行結構修飾以及成本較低等優點，因此我們希望能將其應用於染料敏化太陽能電池元件中，使得有機太陽能電池在未來的發展中更具有優勢。
　　而在早期實驗室的研究中比較過 P3HT 及 P3BTT 在染料敏化太陽能電池上的應用，發現 P3HT 雖然在有機薄膜太陽能電池元件上有很好的光電轉換效率，但是當其應用於染料敏化太陽能電池時，會有難以吸附於 TiO2 的問題，相較之下 P3BTT 對於 TiO2 則有良好的吸附性，且其光電轉換效率可達到 1.41 %，因此我們希望能從其側鏈長度及立體障礙的改變，來找出其最佳化的側鏈長度及立體障礙，使其太陽能元件能有更好的光電轉換效率，因此在本實驗中利用 GRIM 及 Rieke's zinc 兩種方式來聚合四種不同硫烷側鏈（butylthio-、hexylthio-、octylthio- 及 2-ethylhexylthio-）的聚噻吩，並從其結果中可以發現利用 Rieke's zinc 方式聚合的含硫烷側鏈的聚噻吩的選擇性及光電轉換效率較使用 GRIM 方式聚合的聚噻吩好，且當側鏈為 hexylthio- 時，其會有最佳的光電轉換效率。

According to the recent research, functionalized regioregular polythiophenes show fascinating properties such as high conductivity, mobility or chemosensitivity, and these properties can be controlled by functional side chains and regioselectivity, so it can be designed and synthesized for photo- and electro-material. The □-conjugated polymers can be used in plastic electronic devices such as solar cells, and the regioregular poly-3-hexylthiophene (P3HT) is a great dye for organic photovoltaic (OPV) solar cell, the divice show high efficiency, but when it was used in dye-sensitized solar cell (DSSC) the efficiency is very low, due to its poor absorbability between P3HT and TiO2.
In our recent research, we find out poly-3-(butylthio)thiophene (P3BTT) has good absorption with TiO2, and its DSSC device show good efficiency, so we try to synthesize poly-3-(alkylthio)thiphenes of different side chains with varied sizes and steric hindrances via two polymerization methods, GRIM and Rieke's zinc, to find out which method and side chain gives the best efficiency of DSSC device. According to the result, poly-3-(hexylthio)thiophene (P3HTT-Zn*) prepared by Rieke's method gives the best efficiency.

第一章 緒論與文獻回顧 1
1-1 前言 2
1-2 導電高分子之簡介 3
1-2-1 高分子聚合物的發展 3
1-2-2 常見的導電高分子及其導電原理 5
1-2-3 導電高分子的應用 9
1-3 導電高分子聚噻吩之簡介 10
1-3-1 聚噻吩的合成方法 10
1-3-2 聚噻吩的選擇性和其光電性質的關係 14
1-3-3 不同選擇性的聚噻吩的NRM 光譜差異 17
1-4 太陽能電池之簡介 21
1-4-1 太陽能電池的原理 21
1-4-2 染料敏化劑的種類 24
1-4-3 聚噻吩在太陽能電池上的應用 26
1-5 研究動機 28
1-6 參考文獻 29
第二章 實驗內容 31
2-1 藥品 32
2-2 含硫烷側鏈的噻吩單體的合成與聚噻吩的聚合 34
2-2-1 3-methoxythiophene的合成步驟 34
2-2-2 3-(alkylthio)thiophene 的合成步驟 36
2-2-3 2,5-Dibromo-3-(alkylthio)thiophene 的合成步驟 40
2-2-4 Poly3-(alkylthio)thiophene 的聚合步驟 44
2-3 染料敏化太陽能電池的元件製備與量測 47
2-4 儀器設備與分析方法 50
2-4-1 核磁共振儀（NMR） 50
2-4-2 高效能質譜儀（Mass） 50
2-4-3 紫外光-可見光-近紅外線光譜儀 （UV-vis-NIR Spectroscopy；UV-vis-NIR） 51
2-4-4 凝膠滲透層析術（Gel Permeation Chromatograph；GPC） 51
2-4-5 傅立葉轉換紅外線光譜儀（FTIR） 52
2-4-6 X 光-光電子能譜儀 ( X-ray Photoelectron Spectroscopy；XPS) 52
第三章 聚噻吩的合成與其在光敏化太陽能電池上的應用 54
3-1 聚噻吩的合成與鑑定 55
3-1-1 噻吩單體的合成方法比較及其光譜鑑定 55
3-1-2 聚噻吩的聚合方法比較及其光譜鑑定 63
3-2 聚噻吩在敏化太陽能電池上的應用結果與討論 100
3-2-1 TiO2 的吸附性比較 100
3-2-2 太陽能元件效率之結果與討論 114
3-3 結論 121
3-4 參考文獻 122
附錄……………………………………………………………………123

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