咔唑類染料敏化劑的合成及在太陽能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、染料敏化劑在染料敏化太陽能電池(DSSC)中主要起光電轉(zhuǎn)化的作用，是染料敏化太陽能電池的核心部件之一。純有機染料敏化劑由于其自身特點的原因，已經(jīng)逐漸成為染料敏化太陽能電池敏化劑的首選。尋找轉(zhuǎn)化效率高且合成方法簡單、成本低廉的純有機染料敏化劑成為人們研究工作的重點。
　　 通過閱讀大量的參考文獻，結(jié)合前人的研究成果和合成方法，本論文設(shè)計合成了七個咔唑類染料敏化劑。以N-乙基咔唑作為供電子基團，氰基乙酸為拉電子基團，通過變換不同的Π

2、橋鍵來合成。所有染料均通過核磁共振氫譜，質(zhì)譜和紅外吸收光譜對其結(jié)構(gòu)進行表征。對所有光敏染料進行了光物理和電化學(xué)性質(zhì)測試，并將其制作成染料敏化太陽能電池器件，系統(tǒng)的研究了染料的光伏性能。另外，還對所有染料分子進行了密度泛函理論方面的理論計算研究。
　　 染料分子的光物理和電化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。通過變換不同的Π橋鍵，可以改變?nèi)玖系奈展庾V范圍。實驗數(shù)據(jù)表明，染料分子的共軛性和共平面性會影響其光物理性質(zhì)和分子內(nèi)電子傳輸能力。染料

3、分子的空間位阻越大，其分子的共平面性就越差，導(dǎo)致使染料分子吸收光譜發(fā)生藍移，使電池器件的光電轉(zhuǎn)化效率下降。通過密度泛函理論計算出所有染料分子的HOMO和LUMO能級同時滿足了染料激發(fā)態(tài)電子向TiO2導(dǎo)帶注入和染料再生的能級要求。
　　 對這七種染料敏化劑進行電化學(xué)性質(zhì)和光伏特性的測試，從電化學(xué)和光伏特性的測試結(jié)果分析得出這一系列染料的光電轉(zhuǎn)化效率和結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系;結(jié)合其紫外吸收光譜數(shù)據(jù)，分析得出了染料分子結(jié)構(gòu)和紫外吸收波長的關(guān)系