蒽類光敏染料的合成及在太陽能電池中的應(yīng)用與研究.pdf

1、光敏染料是染料敏化太陽能電池(DSSC)中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，在太陽光的照射下將被激發(fā)的電子注入TiO2導(dǎo)帶中，與此同時(shí)，還原態(tài)的電解質(zhì)(I3-/I-)將氧化態(tài)的染料分子還原成基態(tài)。由于純有機(jī)敏化太陽能電池較低的制作成本，與傳統(tǒng)的金屬化合物敏化電池相比，純有機(jī)染料敏化太陽能電池有了廣泛的研究和長(zhǎng)足的發(fā)展。
　　 本文共設(shè)計(jì)并合成了9個(gè)芳胺類純有機(jī)敏化染料，包括7個(gè)蒽類染料和兩個(gè)三苯胺類染料。并利用1HNMR和13CNMR譜對(duì)這些

2、化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。同時(shí)，對(duì)這9個(gè)光敏染料進(jìn)行了光物理性質(zhì)，電化學(xué)性質(zhì)，密度泛函理論計(jì)算和光伏性能的各項(xiàng)測(cè)試和研究。
　　 敏化染料的光物理性質(zhì)和其結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)表明，染料分子的共軛性會(huì)顯著的影響其光物理性質(zhì)，空間位阻越大，體系的共軛性就越差，阻礙了電子在染料分子中的傳遞，使染料的吸收光譜藍(lán)移，吸收太陽光的能力下降。在作為橋鍵的噻吩環(huán)上引入取代基可以調(diào)節(jié)染料的吸收光譜，吸電子基的引入能使染料的吸收光譜發(fā)生紅移。實(shí)驗(yàn)設(shè)

3、計(jì)和合成的所有敏化染料的HOMO軌道能級(jí)都能保證染料的重生，LUMO軌道能級(jí)都能使電子有效的注入半導(dǎo)體導(dǎo)帶。染料HOMO和LUMO能級(jí)值受到染料分子結(jié)構(gòu)變化的影響。并三噻吩做為橋鍵時(shí)，敏化染料的HOMO能級(jí)值有所升高，使其與電解液中I3-/I-電對(duì)之間的電位差變小，最終導(dǎo)致了染料還原再生的驅(qū)動(dòng)力的降低。
　　 敏化染料的結(jié)構(gòu)變化對(duì)電池的光伏性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生重要的影響。通過對(duì)不同電子給體蒽類和三苯胺類染料的研究表明，電子給體是非平面結(jié)