金屬酞菁合成及敏化電極光電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、染料敏化納米晶太陽能電池(DSC)是一種新型的光電能量轉(zhuǎn)換器件,因其成本低(只有硅太陽能電池的1/5～1/10)、制造工藝簡單、性能穩(wěn)定、重量輕、適用范圍廣而受到廣泛關(guān)注。本文針對目前工作中的一些熱點(diǎn)與難點(diǎn),重點(diǎn)研究了酞菁類化合物作為DSSC敏化染料的性能與及其敏化電極的光電性能,并嘗試對TiO2電極進(jìn)行摻雜研究,以改善電子輸送,為進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)。 合成了中心金屬為Ga、Ru、Zn、Fe,取代基為-COOH、-SO3H和

2、-H的九種酞菁配合物,研究了制備條件和提純方法。所采用的固相催化法操作簡單可行,適用于制備酞菁配合物。元素分析和紅外光譜測定與分析結(jié)果表明所制備的化合物組成與目標(biāo)化合物相符。UV-vis光譜表明中心金屬原子和取代基團(tuán)并不改變酞菁配合物UV-vis光譜兩個吸收帶的基本形態(tài)。比較而言,中心原子不同,最大吸收峰值位置不同。取代酞菁配合物的吸收峰出現(xiàn)明顯的紅移。 研究了三個系列金屬酞菁的循環(huán)伏安曲線,分析了其氧化還原特性。各系列金屬酞菁

3、的循環(huán)伏安圖均有比較明顯的氧化還原峰。鎵在酞菁環(huán)上不顯示氧化還原過程,鋅沒有變價不產(chǎn)生峰,只有羧基酞菁釕在0.32V的還原峰及對應(yīng)的0.49V的氧化峰和酞菁釕在0.32V的還原峰及對應(yīng)的0.42V的氧化峰是中心金屬離子釕所產(chǎn)生,其它三對峰為類似酞菁環(huán)的氧化還原過程。 研究了三個系列金屬酞菁染料敏化電極的光電性能。當(dāng)取代基相同時,中心金屬的不同對光電轉(zhuǎn)換效率的影響表現(xiàn)為Fe

4、表面發(fā)生作用有關(guān)。當(dāng)取代基為-COOH、-SO3H時,兩種染料得到的敏化電極性能沒有太明顯差別。但比H取代時,光電轉(zhuǎn)換效率在高。原因是取代基為-SO3H、-COOH時,它們可與TiO2納米晶表面的-OH發(fā)生鍵合作用,不只是單純依靠物理吸咐或者氫鍵等分子間作用力。而當(dāng)H取代時,缺少了取代基團(tuán)與TiO2表面的鍵合作用,所以MPc敏化的電極相對前兩種就要偏差。 初步探討了TiO2漿料摻雜對敏化電極光電性能的影響。當(dāng)在TiO2漿料中摻雜