蒽類光敏染料的合成及在太陽能電池中的應用與研究.pdf

1、光敏染料是染料敏化太陽能電池(DSSC)中的一個關鍵組成部分，在太陽光的照射下將被激發(fā)的電子注入TiO2導帶中，與此同時，還原態(tài)的電解質(I3-/I-)將氧化態(tài)的染料分子還原成基態(tài)。由于純有機敏化太陽能電池較低的制作成本，與傳統的金屬化合物敏化電池相比，純有機染料敏化太陽能電池有了廣泛的研究和長足的發(fā)展。
　　 本文共設計并合成了9個芳胺類純有機敏化染料，包括7個蒽類染料和兩個三苯胺類染料。并利用1HNMR和13CNMR譜對這些

2、化合物進行了結構表征。同時，對這9個光敏染料進行了光物理性質，電化學性質，密度泛函理論計算和光伏性能的各項測試和研究。
　　 敏化染料的光物理性質和其結構有著緊密的聯系。實驗表明，染料分子的共軛性會顯著的影響其光物理性質，空間位阻越大，體系的共軛性就越差，阻礙了電子在染料分子中的傳遞，使染料的吸收光譜藍移，吸收太陽光的能力下降。在作為橋鍵的噻吩環(huán)上引入取代基可以調節(jié)染料的吸收光譜，吸電子基的引入能使染料的吸收光譜發(fā)生紅移。實驗設

3、計和合成的所有敏化染料的HOMO軌道能級都能保證染料的重生，LUMO軌道能級都能使電子有效的注入半導體導帶。染料HOMO和LUMO能級值受到染料分子結構變化的影響。并三噻吩做為橋鍵時，敏化染料的HOMO能級值有所升高，使其與電解液中I3-/I-電對之間的電位差變小，最終導致了染料還原再生的驅動力的降低。
　　 敏化染料的結構變化對電池的光伏性質也會產生重要的影響。通過對不同電子給體蒽類和三苯胺類染料的研究表明，電子給體是非平面結