D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑的合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、在染料敏化太陽能電池(DSSCs)中，敏化劑起著捕獲太陽光轉(zhuǎn)換為電子的作用，而有機(jī)敏化劑在染料敏化太陽能電池研究中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。其中，二硫富瓦烯作為電子給體(D)，可以和電子受體(A)通過共軛橋(π)構(gòu)建具有D-π-A型結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑，該敏化劑體系分子合成簡單且分子空間位阻較小。以氰乙酸作為拉電子基團(tuán)和吸附基團(tuán)制備的二硫富瓦烯基染料敏化太陽能電池，取得了大于800 mV的開路電壓及8.29％的電池效率，展示了D-π-A型二

2、硫富瓦烯敏化劑用于制備高效DSSCs的潛在價(jià)值。在發(fā)展高效D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑的同時(shí)，對(duì)二硫富瓦烯敏化劑在二氧化鈦表面的吸附模式進(jìn)行研究，探索具有新受體結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑在DSSCs中的應(yīng)用，成為該體系在DSSCs研究領(lǐng)域中的重要課題。
　　本論文中以含正己基取代的二硫富瓦烯作為電子給體，設(shè)計(jì)合成了一系列D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑。隨后系統(tǒng)研究了這類敏化劑的光光電化學(xué)性能，以及在DSSCs中的應(yīng)用。主要開展了以下幾方

3、面的研究工作：
　　1.合成了二硫富瓦烯為電子給體、氰乙酸為電子受體和吸附基團(tuán)、“苯環(huán)-3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)-苯環(huán)”單元為π-共軛橋結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑分子DTF-C4。研究了染料在二氧化鈦表面吸附過程中形成不同聚集態(tài)對(duì)電池性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過不良溶劑淋洗吸附了染料的二氧化鈦光陽極，可以有效形成DTF-C4的J-聚集體。與通過共吸附脫氧鵝膽酸破壞J-聚集體相比，這種J-聚集體為主的吸附模式可使電池開路電壓提高

4、至850 mV，光電轉(zhuǎn)換效率提高至7.48%。
　　2.合成了一系列二硫富瓦烯為電子給體、吡啶環(huán)為電子受體和吸附基團(tuán)、π共軛橋不同的D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑h-DTF-Py1，h-DTF-Py2，h-DTF-Py3和h-DTF-Py4。研究結(jié)果表明，延長共軛結(jié)構(gòu)，調(diào)整共軛橋中噻吩和苯單元的結(jié)構(gòu)順序，可有效提高敏化劑的光捕獲能力和電池性能。其中，h-DTF-Py4的光捕獲性能最好，吸附在TiO2表面時(shí)吸收波長紅移至600 nm。