含苯融噻吩橋(BDT)的光敏染料的合成及其光伏性能研究.pdf

1、目前,能源的需求量越來(lái)越大。太陽(yáng)能作為一種可再生能源,取之不盡,用之不竭。同時(shí),太陽(yáng)能也是一種巨大的無(wú)污染能源。太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低、方便大面積制備,近年來(lái)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。比起傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池,染料敏化太陽(yáng)能電池被看做是可再生清潔能源最有前景的選擇。它的成本低,有較大的光電轉(zhuǎn)化效率。為了得到更高的光電轉(zhuǎn)化效率,大量的研究關(guān)注于新的光敏染料的設(shè)計(jì)和合成。本文設(shè)計(jì)合成了一系列含有苯融噻吩結(jié)構(gòu)的有機(jī)染料,并對(duì)其光、電化學(xué)性質(zhì)以

2、及它們?cè)贒SSC中的應(yīng)用做出了研究。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　 1.本論文設(shè)計(jì)合成了四種新型的含有BDT結(jié)構(gòu)的染料敏化劑。這四種染料都以己氧基三苯胺為供電基團(tuán),以BDT,環(huán)氧噻吩連接BDT,融噻吩連接BDT,BDT連接噻吩作為共軛橋,氰基乙酸為電子受體,形成D-兀-A或D-π4-π-A型的有機(jī)敏化染料。選用BDT作為基本構(gòu)件,經(jīng)過(guò)NBS或Br2溴化,Suzuki偶聯(lián)反應(yīng),Stille偶聯(lián)反應(yīng),Vilsmeier-Haack

3、反應(yīng)以及Knoevenagel縮合反應(yīng)等最后得到目標(biāo)化合物。對(duì)合成過(guò)程中的未見(jiàn)報(bào)道中間體和最終的目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征:包括紅外、熔點(diǎn)、碳譜、氫譜、質(zhì)譜等。
　　 2.研究了染料XS32-34在溶液中以及在TiO2膜電極上的光學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)。三種染料均在波長(zhǎng)350-550 nnl處有很強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收帶,其最大吸收峰的波長(zhǎng)分別位于472,483和.502nm,且摩爾消光系數(shù)分別是22×103,39×103和39×103 M-1-

4、cm-1,說(shuō)明染料可以很好地捕獲到可見(jiàn)光區(qū)中的光；三種染料的HOMO和UJMO能級(jí)與二氧化鈦和電解液能級(jí)相匹配,符合作為敏化劑所必要的條件。
　　 3.對(duì)三種染料XS32-34所對(duì)應(yīng)DSSC進(jìn)行光伏性能測(cè)試。包括電流密度.電壓(JSC-V)曲線以及單色光光電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)值。其中基于染料XS32的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到5.68％,開(kāi)路電壓713mV,光電流密度11.9 mAcm-2,IPCE值的最高值89％出現(xiàn)在497