吩噻嗪類光敏染料的設(shè)計(jì)、制備及光電性能研究.pdf

1、科學(xué)界如今急需面對(duì)的最偉大的挑戰(zhàn)之一是滿足不斷增長(zhǎng)的全球能源需求。太陽(yáng)能作為一種新型清潔能源，并且滿足目前對(duì)能源可持續(xù)發(fā)展的要求，被很多行業(yè)與非行業(yè)的人士所關(guān)注。1991年被瑞士科學(xué)家Gr?tzel在O’Regan的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）以其對(duì)環(huán)境污染小，結(jié)構(gòu)可以變化、壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域占有不可替代的位置。此后，研究者也在不斷的對(duì)DSSCs中的各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化以提升其相關(guān)的光電性能，截止目前為止，DSS

2、Cs的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了13％。本論文針對(duì)DSSCs中的光敏染料進(jìn)行了一系列的研究。
　　1.探索具有微小結(jié)構(gòu)變化的不同電子給體對(duì)染料性能的影響。最常見(jiàn)的光敏染料分子結(jié)構(gòu)為：電子給體-π-受體（D-π-A），其中的給體單元不僅能影響染料的吸收光譜，也可以調(diào)節(jié)其能級(jí)。給體單元結(jié)構(gòu)的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致有趣的光物理、電化學(xué)等性能。為了探索電子給體微小結(jié)構(gòu)變化與光敏染料性能之間的聯(lián)系，設(shè)計(jì)并且制備了分別以三苯胺，吩噻嗪和咔唑等芳胺單元作為

3、電子給體、以吲哚作為橋接單元以及氰乙酸作為電子受體的光敏染料WY1、WY2和WY3。其中以吩噻嗪作為給體基團(tuán)的染料WY2組裝成的電池呈現(xiàn)出最高的η，這項(xiàng)工作為后續(xù)工作做了鋪墊，后續(xù)的研究?jī)?nèi)容均是基于此類電子給體單元的光敏染料進(jìn)行。
　　2.探索次級(jí)電子給體的引入對(duì)染料性能的影響。簡(jiǎn)單的D-π-A吩噻嗪光敏染料吸收范圍窄，導(dǎo)致其相關(guān)的電池對(duì)光的利用有限。因此我們?cè)O(shè)想通過(guò)引入次級(jí)電子給體來(lái)增強(qiáng)其給電子能力，進(jìn)而提升吸收性能，改善電池的

4、光電性能。引入偶酰類次級(jí)電子給體制備了光敏染料WY5和WY6，次級(jí)電子給體的引入使得吸收光譜發(fā)生紅移，拓寬了吸收范圍。拓寬的吸收范圍直接導(dǎo)致相關(guān)電池的Jsc增大，這也最終使得電池的η由4.24增大到5.52%。
　　3.研究溶劑效應(yīng)以及共敏化效應(yīng)等因素對(duì)電池性能的影響。染料在不同溶劑中進(jìn)行敏化將會(huì)影響染料的聚集以及在 TiO2表面的吸附模式，進(jìn)而影響電池的光電性能。對(duì)溶劑效應(yīng)的研究是為了探討染料利用不同溶劑進(jìn)行敏化時(shí)電池性能的差異