雜合離子液體電解質、硅卟啉及吩噁嗪光敏劑在染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、博士學位論文雜合離子液體電解質＼硅卟啉及吩嗯嗪光敏劑在染料敏化太陽能電池中的應用StudyonHybridIonicLiquidElectrolytes，Silicon—PorphyrinandPhenoxazineSensitizersforDyeSensitizedSolarCells學號：10907106完成日期：201305大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學博士學位論文摘要光敏劑在染

2、料敏化太陽能電池中起到吸收光子，并將光子轉換成電子的作用，是電池的重要組成部分。發(fā)展新的光敏劑對于提高染料敏和太陽能電池的光電轉換效率十分有利。早期對光敏劑的研究集中在金屬配合物染料上，但是由于這類染料自身存在一些問題，人們逐漸將目光轉移到摩爾消光系數(shù)較高、合成簡單和結構多樣的純有機光敏劑。經(jīng)過不斷地發(fā)展，純有機光敏劑已經(jīng)取得長足發(fā)展。盡管如此，大部分純有機光敏劑對近紅外光區(qū)的光響應較弱，因此發(fā)展高效的純有機近紅外光敏劑對于進一步推動純

3、有機光敏劑的應用十分重要。首先，在高效吩曝嗪純有機光敏劑TH305中引入7【橋基設計合成了3個染料，LJl01、LJl02和LJl03，冗一橋基的引入有效地拓寬了光譜吸收。利用質譜、氫譜等手段對分子結構進行鑒定，并對染料的光物理和電化學性質進行了研究。將光敏劑應用于染料敏化太陽能電池，研究染料結構與電池性能之間的構效關系以及電池內部電子傳遞過程。與TH305相比，延長分子的共軛體系能夠使染料分子的光譜吸收發(fā)生紅移，但是同時降低了染料的L

4、UMO能級，減小了激發(fā)態(tài)染料將電子注入到Ti02的驅動力，從而影響電池效率。因為卟啉類分子在500—700nm范圍內有中等強度的吸收，并且卟啉分子具有可延長的共軛結構，因此受到廣泛關注。由此本文設計合成了3種帶軸向吸附基團的硅卟啉類光敏劑，LJ201、LJ202和LJ203，并對其結構進行了質譜和氫譜的表征，而后又進行了光物理和電化學性質的研究。通過測試不同CDCA濃度下，染料吸附在Ti02表面后的紫外可見吸收光譜發(fā)現(xiàn)，由于LJ201、

5、LJ202和LJ203是通過軸向吸附方式吸附在Ti02上，避免了染料在膜上的聚集，因此在后續(xù)的電池測試中，沒有使用CDCA做共吸附劑。將這3個染料用于染料敏化太陽能電池后，研究電池的光伏性能。由于三苯胺獨特的螺旋槳結構可以抑制電子復合，LJ203獲得了最高的光電轉換效率。利用紅外光譜研究染料吸附方式時發(fā)現(xiàn)，LJ201之所以表現(xiàn)出較差的光伏性能是因為其吸附方式是單齒，單齒吸附影響了其電子注入效率。電解質作為傳遞電子的媒介對電池性能產(chǎn)生很大