D-π-A型聚合金屬配合物光敏染料的合成及光伏性能.pdf

1、太陽能作為一種清潔無污染且取之不盡、用之不竭的可再生能源日益受到人們的廣泛關(guān)注,染料敏化太陽能電池具有高效率、低成本、易組裝等技術(shù)優(yōu)勢,因而成為近年來太陽能光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱點。
　　目前普遍使用的光敏染料為金屬釕吡啶配合物,然而貴金屬釕的引入使得成本增高,并且嚴(yán)重污染環(huán)境。聚合金屬配合物染料不僅具有有機高分子材料所具有的特性,同時因為結(jié)構(gòu)中無機金屬的存在,從而可以通過配位鍵和d-π反饋π鍵調(diào)控能隙寬度。因此,聚合金屬配合物染料

2、與配合物染料相比,具有的良好的光、熱穩(wěn)定性和吸收光譜范圍寬的優(yōu)點,在光學(xué)、電學(xué)等方面都表現(xiàn)出獨特的性能。本課題設(shè)計合成了含有D-π-A結(jié)構(gòu)的聚合金屬配合物染料,由于D-π-A體系能夠加強電子推拉能力,不僅可以有效地拓寬染料分子的光譜響應(yīng)范圍,而且還可以實現(xiàn)染料激發(fā)態(tài)時的電荷有效分離。通過一系列測試手段(例如紅外光譜、核磁共振和元素分析)對材料的結(jié)構(gòu)進行了表征,并分別探討了中心金屬離子是Co(II),Ni(II),Cd(II)時對材料性質(zhì)

3、的影響;同時通過熱重分析和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測試了其熱穩(wěn)定性;利用紫外光譜、熒光光譜、循環(huán)伏安法研究了光物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì),并測試了它們的光伏性能。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1、通過在含有噻吩和苯乙撐或芴乙烯的主鏈中引入8-羥基喹啉的Cd(II)配合物,設(shè)計合成了給體-連接橋-受體(D-π-A)結(jié)構(gòu)的主鏈型聚合金屬配合物染料B8QMEHP-Cd(II),B8QF-Cd(II)和B8QP-Cd(II),并將其應(yīng)用于染料敏化太

4、陽能電池。研究發(fā)現(xiàn)長烷基鏈的引入改善了聚合金屬配合物的溶解性,B8QMEHP-Cd(II)支鏈中甲氧基的加入能夠提高電池短路光電流,其光電轉(zhuǎn)換效率為1.77％高于B8QF-Cd(II)(1.48%)和B8QP-Cd(II)(1.57%)。
　　2、設(shè)計合成以噻吩和苯乙烯撐或芴乙烯作為給體(D),金屬配合物作為受體(A),碳碳雙鍵為π連接橋的支鏈型共軛聚合金屬配合物PCo-F、PCo-B、PNi-F和PNi-B,并將其應(yīng)用于染料敏化