染料敏化太陽能電池材料的設計合成與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池有高光電轉(zhuǎn)化效率和低成本的特點，成為目前研究的重點和熱點，代表了今后染料的發(fā)展方向。目前，有機染料在設計上大多數(shù)是一端接上具有推電子能力的取代基(如：含N、O的官能基)做為給體，而在另一端接上具有拉電子能力的取代基(如CN加上敏化劑所需具有的羧酸根)作為受體，在給體與受體中間置入可以傳運電子的共軛體系，形成給體-共軛體系-受體的結(jié)構。本文主要針對染料敏化太陽能電池的原理、結(jié)構進行了簡要介紹，概述其研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，并

2、設計合成了十二種新型染料。利用核磁共振氫譜和碳譜進行結(jié)構表征，并利用紫外可見吸收光譜、熒光光譜、循環(huán)伏安法等研究染料的光物理性質(zhì)和電化學性質(zhì)。主要內(nèi)容如下：
　　1、首先合成設計了以四苯基硅作為電子給體，繞丹寧-3-乙酸基或者氰基乙酸基作為電子受體，且3-己基噻吩個數(shù)逐漸增加的六種新型染料。紫外可見吸收光譜測得TPS1，TPS2，TPS3，TPS4，TPS5，TPS6最大吸收峰分別為439 nm,472 nm,449 nm,482

3、 nm,452 nm,484 nm。由實驗數(shù)據(jù)可知其具有寬吸收光譜，且覆蓋了整個可見光區(qū)。材料的電化學能帶隙和光學能帶隙測試的結(jié)果比較接近。3-己基噻吩個數(shù)的增多會使染料敏化劑材料的紫外可見吸收光譜發(fā)生紅移。
　　2、其次，設計合成了以三苯胺作為電子給體，繞丹寧-3-乙酸基或者氰基乙酸基作為電子受體，分別以苯并二噻吩，二噻吩并吡啶和二噻吩并吡咯作為橋鍵的六種染料。紫外可見吸收光譜測得TPD1，TPD2，TPD3，TPD4，TPD5

4、，TPD6最大吸收峰分別為430 nm,464 nm,470 nm,513 nm,510 nm,576 nm。由實驗數(shù)據(jù)可知其具有寬吸收光譜，且覆蓋了整個可見光區(qū)。材料的電化學能帶隙和光學能帶隙的測試結(jié)果接近。
　　3、本文所合成的化合物都在可見光區(qū)尤其是400-550 nm范圍內(nèi)具有很強的吸收，表明了其良好的光捕獲能力。通過對染料的電化學性能測試，染料的基態(tài)和激發(fā)態(tài)氧化還原電位同時都符合染料激發(fā)態(tài)電子注入TiO2導帶和染料還原再