卟啉類敏化太陽能電池染料的構(gòu)效關(guān)系研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池是近年來飛速發(fā)展的一類新型太陽能電池。卟啉類染料由于其在光電轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn),使它在DSSCs中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文設(shè)計合成了3類12種卟啉類染料,通過研究染料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,獲得了關(guān)于卟啉類染料的構(gòu)效關(guān)系。
　　以中位取代對稱卟啉為原料,通過β位甲?；磻?yīng),再灌金屬后得到β位醛基取代的金屬卟啉,再分別通過Knoevenagel縮合反應(yīng)在β位引入腈乙酸為錨定基團得到染料1-1~4-1,和通過Wittig反

2、應(yīng)在β位連接烯鍵,再經(jīng)過水解反應(yīng)得到染料1-2~4-2。通過中位取代對稱卟啉的單溴化反應(yīng),再灌金屬后發(fā)生Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng),在β位引入炔鍵,再經(jīng)過水解反應(yīng)得到染料1-3~4-3。
　　對合成的12種染料進行了光譜測試、電化學(xué)測試及光電轉(zhuǎn)化效率的測試。通過對這12種染料的紫外-可見光譜和熒光光譜測試表面,β位連接體的改變將極大的改變紫外及熒光光譜的吸收峰的位置,而中位基團的影響較小;通過電化學(xué)測試表明這12種染料均可以應(yīng)

3、用于DSSCs;光電轉(zhuǎn)化效率的測試表明,對不同的β位連接體,不同的中位取代基團對染料的光電轉(zhuǎn)化效率影響不同。其核心是中位取代基團的大小是否與連接體的長度匹配。當(dāng)中位基團的大小大于連接體長度時,將影響染料吸附時的取向,從而影響吸附量,最終導(dǎo)致較低的光電轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)中位基團的大小小于連接體長度時,將造成強烈的電子復(fù)合從而導(dǎo)致較低的光電轉(zhuǎn)化效率。最終本論文中獲得的最高效率為染料4-3,其開路電壓為0.70V,短路電流為11.50mAcm-2,