純有機(jī)DSSC材料與器件研究.pdf

1、染料是染料敏化太陽能電池（DSSC）的重要組成部分，它對(duì)DSSC器件的光電轉(zhuǎn)換效率起著關(guān)鍵性作用。近年來由于染料敏化太陽能電池的快速發(fā)展，染料也隨之成為研究熱點(diǎn)。含重金屬的配合物染料雖然是目前DSSC器件中的主流光敏劑，但是該類材料中的金屬資源匱乏，材料制備成本昂貴，不利于大批量生產(chǎn)。不含金屬的純有機(jī)染料由于來源豐富、分子結(jié)構(gòu)多樣化、易提純和對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。但目前基于純有機(jī)染料的DSSC性能還不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需

2、要，亟待研發(fā)。
　　本論文針對(duì)新型純有機(jī)DSSC光敏材料進(jìn)行研究。旨在通過光敏材料分子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)提高器件效率，進(jìn)一步揭示器件與材料性能之間的關(guān)系。論文研究主要包括三個(gè)部分：
　　第一，新型染料的設(shè)計(jì)、合成與表征。本部分工作主要是對(duì)染料的合成路線的進(jìn)行調(diào)研，運(yùn)用多種類型的反應(yīng)方法將一些有潛力在DSSC中應(yīng)用的關(guān)鍵功能基團(tuán)有效地以化學(xué)鍵的方式形成目標(biāo)產(chǎn)物：(Z)-3-(5-(4-((9H-carbazol-9-yl)methyl

3、)phenyl)thiophen-2-yl)-2-cyanoacrylicacid（CBR），(Z)-3-(5-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl) thiophen-2-yl)-2-cyanoacrylic acid（CI），(Z)-3-(8,9-bis(decyloxy)-5-(9-(2-(2-methoxyethoxy)ethyl)-9H-carbazol-3-yl)naphtho[1,2-b:4,3-b']d

4、 ithiophen-2-yl)-2-cyanoacrylic acid（CNDT1(E)-2-cyano-3-(5-(9-decyl-9H-carbazol-3-yl)-8,9-bis(decyloxy)naphtho[1,2-b:4,3-b']dithiophen-2-y l)acrylic acid（CNDT2）；然后對(duì)這四個(gè)染料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，包括：核磁共振，高分辨率質(zhì)譜儀和紅外光譜，確定了四個(gè)新型DSSC染料的分子結(jié)構(gòu)。）和<

5、br>　　第二，基于CBR和CI的DSSC器件研究。CBR和CI是兩個(gè)以咔唑?yàn)殡娮咏o體（D），苯基噻吩為π共軛體系，氰基乙酸為電子受體和錨定基團(tuán)的兩個(gè)D-π-A型純有機(jī)染料。本工作將CBR和CI應(yīng)用到以靜電噴霧方法制作TiO2光陽極的DSSC中，不僅探討了材料的光學(xué)性質(zhì)和單一材料做光敏劑的DSSC器件性能，揭示染料分子結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系，還將新材料應(yīng)用到共敏化中與傳統(tǒng)染料N719一起做敏化劑應(yīng)用到DSSC中，得到性能提高的DSSC器件