含苯咪唑取代基之釕錯合物吸附於二氧化鈦表面之飛秒瞬態紅外光吸收光譜動力學
藉由飛秒瞬態紅外光吸收光譜系統來研究含苯咪唑取代基之釕金屬錯合物(RD16-RD18)吸附於二氧化鈦表面之界面電子傳遞動力學。此一系列含苯咪唑取代基之釕金屬錯合物的電子注入行為可藉由二能階模型描述：一超快電子注入過程與一約十數皮秒之三重態注入過程；其中由染料的單重激發態注入二氧化鈦導帶的過程在我們的儀器解析範圍內而無法獲得準確的注入時間。由量測結果可以得知，苯咪唑取代基修飾氟或噻吩可有效延緩電子由染料之三重態注入二氧化鈦半導體之導帶的速率，同時亦可抑制電子由二氧化鈦之導帶回傳至氧化態之染料的速率，且電子由三重態注入之速率可藉由Marcus Theory描述之。
* H. Y. Hsu, C. W. Cheng, W. K. Hwang, Y. P. Lee and E. W. G. Diau, “Femtosecond Infrared Transient Absorption Dynamics of Benzimidazole-based Ruthenium Complexes on TiO2 Films for Dye-sensitized Solar Cells”, J. Phys. Chem. C 118, 16904 (2014).
鈣鈦礦於氧化鋁與氧化鎳多孔性薄膜表面之超快激子緩解動力學
鈣鈦礦塗佈於多孔性結構之氧化鋁與氧化鎳表面的激子緩解機制可藉由飛秒螢光上轉移光閘系統來研究。所觀測到鈣鈦礦於氧化鋁及氧化鎳表面之時間解析螢光光譜可由兩個平行之連續緩解機制描述之，因此鈣鈦礦之激子緩解過程可分別指派為由高能態緩解至低能量態、低能態緩解至表面能階與低能態緩解至價帶之行為。而鈣鈦礦塗佈於氧化鎳表面時，其低能態緩解至表面能階的比例較其塗佈於氧化鋁表面時高，且低能態緩解至價帶的速率亦較快，因而淬息其螢光量子產率。藉由比較螢光衰減生命期的差異可以得知電洞由鈣鈦礦傳遞至氧化鎳之傳遞時間範圍約為五奈秒左右，我們的研究成果合理的解釋了氧化鎳基材之p-型鈣鈦礦太陽能電池具有高效率。
* H. Y. Hsu, C. Y. Wang, A. Fathi, J. W. Shiu, C. C. Chung, P. S. Shen, T. F. Guo, P. Chen, Y. P. Lee and E. W. G. Diau, “Femtosecond Excitonic Relaxation Dynamics of Perovskite on Mesoporous Films of Al2O3 and NiO Nanoparticles”, Angew. Chem. Int. Ed. 53, 9339 (2014).
以自組裝單層奈米粒子組成之白金結構為對電極之染料敏化太陽能電池
導電玻璃表面藉由二階段浸塗法可製備粒徑約為三奈米之自組裝單層奈米白金晶體薄膜，並以此薄膜為染料敏化太陽能電池之對電極材料，其元件可達到 9.2 % 之光電轉換效率，此元件效能可與一般常用之熱還原分解法或電化學沉積法製備之對電極的染料敏化太陽能電池相當。以浸塗法所得之奈米白金粒子具有表面潔淨、粒徑單一、形貌相似與高催化活性等優點，且不需經高溫燒結成形，極適用於以導電塑膠為基材之可撓曲電池元件，除了可作為可撓曲染料敏化太陽能電池之對電極之外，由於單層自組裝所使用的白金量極少，使得本技術亦可作為其他需白金催化之能源相關應用元件。
* L. L. Li, H. H. Wu, C. H. Tsai and E. W. G. Diau, “Nanofabrication of Uniform and Stabilizer-free Self-assembled Platinum Monolayers as Counter Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells”, NPG Asia Materials 6, e118 (2014).
吸光範圍達近紅外光區之高效率紫質染料敏化太陽能電池
紫質與推電子官能基之間修飾乙炔蒽片段以增進其 p 共軛長度，進而達到擴展新設計之紫質染料LD31之吸光範圍與消光係數之目的。紫質染料LD31之吸光範圍可延伸超過 800 nm 並涵蓋全部可見光波段之紫質染料，而以 LD31 為染料並以有機染料 AN-4 為共吸附劑之染料敏化太陽能電池可達到 20.3 mA cm-2 之短路電流、704 mV 之開路電壓與 0.72 之填充因子，而整體光電轉換效率更高達到10.3 %。
*C. L. Wang, J. Y. Hu, C. H. Wu, H. H. Kuo, Y. C. Chang, Z. J. Lan, H. P. Wu, E. W. G. Diau and C. Y. Lin, “Highly Efficient Porphyrin-Sensitized Solar Cells with Enhanced Light Harvesting Ability Beyond 800 nm and Efficiency Exceeding 10 %”, Energy Environ. Sci. 7, 1392 (2014).