雙D-π-A類光敏染料及小分子空穴傳輸材料的合成與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中，光敏染料作為其核心組件起到捕捉光子，并且將電子注入到納米半導(dǎo)體導(dǎo)帶的作用，同時氧化態(tài)的光敏染料又可以從電解質(zhì)處獲得電子還原再生。因此光敏染料對于整個太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率以及長期使用過程中的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵的作用。為了降低染料敏化太陽能電池的生產(chǎn)成本和對環(huán)境的污染，開發(fā)純有機染料來代替金屬配合物光敏染料在整個染料敏化太陽能電池領(lǐng)域有著深遠的意義。
　　目前所研究的純有機光敏染料多為 D-π-A結(jié)構(gòu)，而對具有

2、雙D-π-A結(jié)構(gòu)的染料研究相對較少，雙D-π-A結(jié)構(gòu)相對于D-π-A結(jié)構(gòu)的染料，由于多了一倍的給電子基團，和吸電子基團，染料的吸光度和光譜的吸收范圍，以及染料在TiO2薄膜上的吸附牢固度都有了很大的提升。
　　我們設(shè)計合成了4種純有機光敏染料，其中兩種具有雙D-π-A結(jié)構(gòu)，另外兩種做為對比同樣也有兩個給電子基團，但是只有一個吸電子基團。同時，利用核磁氫譜和碳譜、質(zhì)譜對這些化合物進行了結(jié)構(gòu)表征。并且研究了他們的光物理性質(zhì)，最后將其應(yīng)

3、用于染料敏化太陽能電池系統(tǒng)的研究了染料結(jié)構(gòu)和電池性能之間的關(guān)系。其中 D-L染料的光電轉(zhuǎn)化效率達到了6.06％，相比于單一吸電子基團的S-L4.56%的光電轉(zhuǎn)化效率，有大約25%的提升。這說明了雙 D-π-A類染料結(jié)構(gòu)的合理性和廣闊的研究前景。
　　由于傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)存在易腐蝕、易泄露、不易攜帶等缺陷，嚴重的限制了商業(yè)化應(yīng)用的前景。固態(tài)染料敏化電池可以避免這些缺陷，同時也為染料敏化太陽能電池商業(yè)化應(yīng)用提供了必要的條件。而目前多數(shù)

4、固態(tài)染料敏化電池中所用的空穴傳輸材料為Spiro-OMeTAD，并且取了不錯的結(jié)果。但是Spiro-OMeTAD的制造工業(yè)復(fù)雜，價格昂貴是黃金的10倍，同時其空穴傳輸率和電導(dǎo)率都相對較低，因此，研發(fā)出一種高效廉價的空穴傳輸材料，對于太陽能電池發(fā)展具有重要意義。
　　噻吩類衍生物是有機光伏材料中非常重要的一大類，其具有比較適中的能隙，較寬的光譜響應(yīng)，同時具有量化的環(huán)境穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，因此我們設(shè)計和合成了四種基于噻吩衍生物的空穴傳輸