2-吡喃酮類(lèi)染料敏化劑分子設(shè)計(jì)的理論研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)作為新一代的可持續(xù)的光電設(shè)備已經(jīng)引起了相當(dāng)大的關(guān)注，由于它有相對(duì)較高的入射太陽(yáng)光電轉(zhuǎn)換效率和低的生產(chǎn)成本。染料敏化劑被公認(rèn)為是，實(shí)現(xiàn)高性能DSSC的所有組件中關(guān)鍵的部分。不含金屬的純有機(jī)染料，因?yàn)樗鼈兏叩哪栂庀禂?shù)、靈活的結(jié)構(gòu)剪裁、低成本制備過(guò)程以及環(huán)境友好，導(dǎo)致科學(xué)家對(duì)其大量研究。因此，在本論文中，我們?cè)O(shè)計(jì)了以2-吡喃酮為p共軛橋的新型染料敏化劑，利用密度泛函（DFT）和含時(shí)密度泛函（TDDFT）方法

2、，計(jì)算了染料分子在TiO2表面吸附前后的光電性質(zhì)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.與噻吩類(lèi)敏化劑相比，敏化劑P1的分子平面性較好，P2和T的結(jié)構(gòu)相似，引入亞乙烯基后，所有敏化劑都具有非常高的分子平面性，從而有利于分子間的電荷轉(zhuǎn)移。
　　2.2-吡喃酮類(lèi)分子的LUMO軌道主要集中在電子受體部分，其能量大大高于TiO2導(dǎo)帶邊緣能量;HOMO能量主要集中在電子給體部分，低于氧化還原電對(duì)I-/I3-的氧化還原勢(shì)。同時(shí)我們還計(jì)算了電子激發(fā)

3、過(guò)程中的自由能變化，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的敏化劑擁有足夠的驅(qū)動(dòng)力將激發(fā)態(tài)電子注入到TiO2導(dǎo)帶，而且氧化態(tài)染料分子易于被I-/I3-還原。
　　3.與常用的敏化劑CHCH-T、CHCH-Ph、CHCH-F相比，2-吡喃酮類(lèi)敏化劑的吸收峰明顯紅移，其中OMe-CHCH-P2的最大吸收峰達(dá)到了540 nm，光捕獲效率超過(guò)了0.98。
　　4.以(TiO2)8團(tuán)簇為半導(dǎo)體模型，研究了半導(dǎo)體對(duì)染料敏化劑的影響。結(jié)果顯示，2-吡喃酮類(lèi)新型