噻吩類有機染料和電催化材料在染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、染料敏化太陽能電池是一種新型、無污染的清潔能源，其成本低、制作工藝簡單、光電轉換效率較高，引起了全世界科研工作者的廣泛關注。本論文合成三個體系的新型染料作為光敏劑、導電聚合物和摻雜石墨烯材料作為對電極應用于染料敏化太陽能電池(DSSC)，主要的研究內容和結果如下:
　　(1)設計并合成了兩個基于二苯并噻吩π橋，三苯胺電子給體，腈基乙酸電子受體的染料。烷基鏈的存在能有效的抑制染料聚集和電荷復合，從而提高了開路電壓。
　　(2)

2、設計并合成了兩個基于4，8-二噻吩苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩的同分異構體染料，在其垂直的兩個方向分別構建交叉共軛化合物。研究發(fā)現，電荷在平行苯并二噻吩(I2)方向的傳輸強度要遠遠大于垂直苯并二噻吩(I1)方向的傳輸。因此，I2的短路電流和光電轉換效率比I1都要高。
　　(3)設計并合成了三個以烷氧基鏈相連的3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)衍生物作為π共軛橋的同分異構體的雙D-π-A染料，太陽能電池的性能依賴于EDOT中

3、烷氧基的連接位置。在這三種異構體當中，H1（兩個烷氧基的連接位點都靠近給體）表現出最高的效率(8.06％)，H2（一個烷氧基的連接位點靠近給體，一個烷氧基的連接位點靠近受體）具有較低的效率，H3（兩個烷氧基的連接位點都靠近受體）具有最低的效率。
　　(4)合成了一種帶有雙功能基團的3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)衍生物，通過電化學聚合的方法原位制備了一種具有液晶性質導電聚合物薄膜。分子有序使液晶聚合物膜的載流子遷移率高，因此有較高

4、的電催化活性。當作為陰極材料應用到染料敏化太陽能電池中，獲得了8.08％的光電轉換效率，同比條件下，鉑陰極的光電轉換效率為7.69％。
　　(5)合成了一種N，B-摻雜的石墨烯應用于染料敏化太陽能電池，該石墨烯具有較高的比表面積和較高的電催化活性。其電催化活性隨著摻雜B元素的摻雜含量的增加而增加，當達到一定量后，隨著B元素的摻雜含量的增加而減小。最好的摻雜石墨烯對電極獲得了8.09％的光電轉化效率，同比條件下，鉑陰極的光電轉換效率