三聚茚基非對稱芳胺類有機染料的合成及光伏性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池與硅光伏器件相比，由于染料敏化太陽能電池具有制造簡單和成本低等優(yōu)勢而備受關注。在過去的二十年間，人們?yōu)榱藢で笮滦透咝в袡C光敏劑做了許多研究性實驗，這都促進了染料敏化太陽能電池的發(fā)展。迄今為止，研究的所有光敏劑類型中，芳胺有機染料以10.3％的光電轉換效率而被看成是目前染料敏化太陽能電池最具前景的光敏劑。
　　三芳胺為電子供體的有機染料具有以下優(yōu)點:摩爾吸光系數(shù)高;有效抑制電子復合;防止聚集?；谝陨显虮菊n題設計

2、3種新型有機光敏染料，它們均以三聚茚修飾的非對稱三芳胺為電子供體，以環(huán)氧噻吩(EDOT)為共軛橋，氰基乙酸為電子受體，形成D-π-A型有機敏化染料（M20、M21和M22）。著重考察染料結構對電池性能的影響。
　　M20分子結構的供電部分引入EDOT拓寬了供電部分的兀共軛體系;M21和M22由于分子結構中分別引入對甲氧基聯(lián)苯基和9，9-二丙基芴基降低了最高占有分子軌道(HOMO)與最低未占有分子軌道(LUMO)間的帶隙，導致三種染

3、料的分子內(nèi)電荷轉移(ICT)吸收峰波長（520nm、519nm和524nm）相比于M4(506nm)分別紅移14nm、13nm和18nm。
　　三種染料的HOMO能級值均比[Co(phen)3]2+/3+和I-/I3-的氧化還原電勢(0.62V和0.4VvsNHE)要正，這表明染料有足夠的使染料被還原再生的驅動力，即能夠被二價鈷離子或碘負離子還原再生。三種染料的LUMO能級值（即染料的激發(fā)態(tài)氧化還原電位，分別是-1.22V、-1.

4、11V和-1.11VvsNHE）均比TiO2導帶的能級值(ECB，-0.5VvsNHE)更負，這表明染料可以提供足夠的電子注入驅動力將激發(fā)態(tài)電子注入到TiO2導帶。三種染料均符合DSCs的能級匹配原則。鈷電解液中TBP含量對電池性能的影響也一并進行了研究。發(fā)現(xiàn)使用濃度為0.8MTBP的鈷電解液的電池測出的性能最優(yōu)。
　　研究還發(fā)現(xiàn)染料M21和M22引入強電子供體單元（如二丙基芴基和4-甲氧基聯(lián)苯基）能明顯提高光捕獲能力、電池的短路