具電洞延伸尾端結構之有機染料應用於高效能全固態染料敏化太陽能電池
藉由有機染料具推拉電子特性之分子設計概念，我們開發出一系列含D–π–A分子結構的有機染料(OD5-OD9)其尾端推電子基具有延遲電子回傳與電子再結合的能力。在共軛π橋結構上我們導入具不同thiophene衍生物之取代基以增強其光捕捉的能力。在這一系列的有機染料中以OD9的表現最為突出，其結構具hexyloxyphenyl-thiophene (HPT)之尾端推電子基以及benzothiadiazole (BTD)之共軛π橋，與紫質染料LW24共敏化後製成全固態染料敏化太陽能電池其元件效能可以達到5.5 %的光電轉換率。利用光致吸收光譜(PIA)與瞬態吸收動力學的技術，我們可以瞭解此一染料系統具有優異的染料再生速率以及較慢的電子再結合速率。
* 148. J. Lu, Y.-C. Chang, H.-Y. Cheng, H.-P. Wu, Y. Cheng, M. Wang and E. W. G. Diau, “Molecular Engineering of Organic Dyes with a Hole-extending Donor Tail for Efficient All-solid-state Dye-sensitized Solar Cells”, ChemSusChem 8, 2529 (2015).
作為染料敏化太陽能電池吸光層之順式紫質染料比反式紫質具有較佳之元件效能
利用飛秒螢光技術來研究順式與反式紫質染料在氧化鋁與二氧化鈦薄膜上的緩解動力學並比較其相關之元件效能。我們發現紫質染料具雙酸取代基之順式與反式異構物之光譜特性十分相近，但是順式染料比反式紫質染料具有更為優異的元件效能。飛秒螢光動力學的結果顯示，順、反式紫質吸附在氧化鋁薄膜上的緩解時間常數分別為7.5 ps與16.5 ps，表示順式紫質染料在半導體薄膜上較反式紫質染料更易形成堆疊，而在二氧化鈦薄膜上二者具有幾乎相同的電子注入速率，因此反式紫質染料的電子注入效率遠大於順式染料，合理的解釋了其元件效能的差異性。
* 149. L. Luo, R. B. Ambre, S. B. Mane, E. W. G. Diau and C.-H. Hung, “The Cis-isomer Performs Better than the Trans-isomer in Porphyrin-sensitized Solar Cells: Interfacial Electron Transport and Charge Recombination Investigations”, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 20134 (2015).
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再加入一個紫質單原可以有效的增進其π 共軛長度，進而達到擴展新設計之紫質雙體染料LDD1之吸光範圍與消光係數之目的。紫質染料LDD1之吸光範圍可延伸超過 900 nm 並涵蓋全部可見光波段，而以 LDD1 為染料並以另一個紫質單體染料 LD14 為共吸附劑之染料敏化太陽能電池可達到 21.3 mA cm-2 之短路電流、705 mV 之開路電壓與 0.69 之填充因子，而整體光電轉換效率更高達到10.4 %。若與YD2-oC8, LD31甚或鈣鈦礦太陽能電池比較，則此LD14/LDD1元件的IPCE光譜顯現出100 nm的紅位移，合理的解釋了其元件效能的優異性。
* 145. J.-W. Shiu, Y.-C. Chang, C.-Y. Chan, H.-P. Wu, H.-Y. Hsu, C.-L. Wang, C. Y. Lin and E. W. G. Diau, “Panchromatic Co-sensitization for Porphyrin-sensitized Solar Cells To Harvest Near-infrared Light Beyond 900 nm”, J. Mater. Chem. A 3, 1417 (2015).