染料敏化太陽能電池關(guān)鍵材料研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展以及人口的急劇增長(zhǎng)，人類對(duì)能源的需求量逐年增加。傳統(tǒng)石化能源不可再生，因此對(duì)可再生能源的有效利用成為了亟待解決的問題。太陽能是可再生能源開發(fā)利用中最活躍的領(lǐng)域，利用太陽能電池發(fā)電是太陽能利用的主要方式之一。上世紀(jì)90年代初瑞士聯(lián)邦高工教授Michael Grotzel開發(fā)了價(jià)格相對(duì)便宜、制備工藝簡(jiǎn)單、具有較高光電轉(zhuǎn)換效率且對(duì)環(huán)境無污染的染料敏化太陽能電池（Dye-sensitized Solar Cell, DSSC）

2、。經(jīng)過20多年的發(fā)展，DSSC太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到12％左右。為了進(jìn)一步提高 DSSC器件的光電轉(zhuǎn)換效率，本文針對(duì)DSSC關(guān)鍵材料做了如下研究：
　　（1）設(shè)計(jì)了基于卟啉衍生物的大環(huán)和染料分子，對(duì)這些分子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)合成，前期的實(shí)驗(yàn)合成已經(jīng)取得了階段性進(jìn)展，得到了一些中間產(chǎn)物。
　　（2）設(shè)計(jì)了一系列基于三苯胺-四硫富瓦希（tetrathiafulvalene,TTF）的D-D-π-A型染料分子，這種結(jié)構(gòu)的染料分子

3、有利于降低能級(jí)，提高染料對(duì)光的吸收利用效率；在此基礎(chǔ)上我們利用 Gaussian03對(duì)所設(shè)計(jì)的染料分子進(jìn)行了理論分析；理論研究表明我們所設(shè)計(jì)的分子無論是能級(jí)結(jié)構(gòu)還是吸收光譜都很適合用于 DSSC器件。最后我們還對(duì)部分分子進(jìn)行了合成，并對(duì)其進(jìn)行了性能表征應(yīng)用于DSSC中，得到了相對(duì)較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　（3）制備了基于等離子激元效應(yīng)和氧化鋅包裹二氧化鈦（ZnO@TiO2）核殼結(jié)構(gòu)的DSSC光陽極。隨著等離子基元顆粒含量的增加，基