本文選題：二硫富瓦烯敏化劑 + D-π-A��； 參考：《太原理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：在染料敏化太陽能電池(DSSCs)中,敏化劑起著捕獲太陽光轉(zhuǎn)換為電子的作用,而有機(jī)敏化劑在染料敏化太陽能電池研究中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。其中,二硫富瓦烯作為電子給體(D),可以和電子受體(A)通過共軛橋(π)構(gòu)建具有D-π-A型結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑,該敏化劑體系分子合成簡單且分子空間位阻較小。以氰乙酸作為拉電子基團(tuán)和吸附基團(tuán)制備的二硫富瓦烯基染料敏化太陽能電池,取得了大于800 mV的開路電壓及8.29%的電池效率,展示了D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑用于制備高效DSSCs的潛在價(jià)值。在發(fā)展高效D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑的同時(shí),對二硫富瓦烯敏化劑在二氧化鈦表面的吸附模式進(jìn)行研究,探索具有新受體結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑在DSSCs中的應(yīng)用,成為該體系在DSSCs研究領(lǐng)域中的重要課題。本論文中,我們以含正己基取代的二硫富瓦烯作為電子給體,設(shè)計(jì)合成了一系列D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑。隨后系統(tǒng)研究了這類敏化劑的光光電化學(xué)性能,以及在DSSCs中的應(yīng)用。主要開展了以下幾方面的研究工作:1.合成了二硫富瓦烯為電子給體、氰乙酸為電子受體和吸附基團(tuán)、“苯環(huán)-3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)-苯環(huán)”單元為π-共軛橋結(jié)構(gòu)的二硫富瓦烯敏化劑分子DTF-C4。研究了染料在二氧化鈦表面吸附過程中形成不同聚集態(tài)對電池性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過不良溶劑淋洗吸附了染料的二氧化鈦光陽極,可以有效形成DTF-C4的J-聚集體。與通過共吸附脫氧鵝膽酸破壞J-聚集體相比,這種J-聚集體為主的吸附模式可使電池開路電壓提高至850 mV,光電轉(zhuǎn)換效率提高至7.48%。2.合成了一系列二硫富瓦烯為電子給體、吡啶環(huán)為電子受體和吸附基團(tuán)、π共軛橋不同的D-π-A型二硫富瓦烯敏化劑h-DTF-Py1,h-DTF-Py2,h-DTF-Py3和h-DTF-Py4。研究結(jié)果表明,延長共軛結(jié)構(gòu),調(diào)整共軛橋中噻吩和苯單元的結(jié)構(gòu)順序,可有效提高敏化劑的光捕獲能力和電池性能。其中,h-DTF-Py4的光捕獲性能最好,吸附在TiO2表面時(shí)吸收波長紅移至600nm。基于h-DTF-Py4的DSSCs電池器件,開路電壓為636 m V、短路電流為8.02 mA cm-2,填充因子FF為0.54,光電轉(zhuǎn)換效率為2.68%。
[Abstract]:In Dye-sensitized Solar cells (DSSCs), sensitizers play an important role in capturing solar light to convert into electrons, while organic sensitizers have great application value in the research of dyestuff sensitized solar cells. As an electron donor, dithiafulvalene and electron receptor A can be used as conjugate bridge (蟺) to construct a D- 蟺 -A type dithiafulvalene sensitizer. The system is simple in molecular synthesis and has small steric hindrance in molecular space. Using cyanuric acid as the electron-pulling group and adsorption group, the dithiofuvalene-based dye sensitized solar cell was prepared. The open circuit voltage of more than 800mV and the efficiency of 8.29% were obtained. The potential value of D- 蟺 -A type dithiafurane sensitizer for the preparation of high efficiency DSSCs was demonstrated. While developing the highly efficient D- 蟺 -A type dithiofovene sensitizer, the adsorption mode of the dithiofovene sensitizer on the surface of titanium dioxide was studied, and the application of the new receptor structure dithiafurane sensitizer in DSSCs was explored. It has become an important subject in the field of DSSCs research. In this thesis, a series of D- 蟺 -A type dithiafurane sensitizers were designed and synthesized by using dithiofurane containing n-hexyl substituted dithiofurane as electron donor. Then the photoelectrochemical properties of the sensitizers and their applications in DSSCs are systematically studied. Mainly carried out the following aspects of research work: 1. Dithiafulvalene was synthesized as electron donor, cyanuric acid as electron acceptor and adsorption group. The "benzene ring-3o 4-ethylene dioxothiophene EDOT- benzene ring" unit is a 蟺-conjugated dithiofovene sensitizer molecule DTF-C4. The effect of different aggregation states on the performance of the cell was studied during the adsorption of dyes on the surface of titanium dioxide. The experimental results show that the DTF-C4 J-aggregates can be effectively formed by eluting the TIO _ 2 photoanode which is adsorbed by dyestuffs. Compared with the destruction of J-aggregates by co-adsorption of chenodeoxycholic acid, the main adsorption mode of J-aggregates can increase the open circuit voltage of the battery to 850 MV, and the photoelectric conversion efficiency to 7.48 MV. 2. A series of dithiafurane as electron donor, pyridine ring as electron acceptor and adsorption group were synthesized. The sensitizers h-DTF-Py1, h-DTF-Py2h-DTF-Py3 and h-DTF-Py4 with different 蟺 conjugated bridges were synthesized. The results show that prolonging the conjugate structure and adjusting the structure sequence of thiophene and benzene units in the conjugate bridge can effectively improve the photocapture ability of sensitizer and the performance of the cell. The optical trapping performance of hDTF-Py4 is the best, and the absorption wavelength shifts to 600 nm when adsorbed on the surface of TiO2. The DSSCs battery device based on h-DTF-Py4 has an open circuit voltage of 636mV, a short circuit current of 8.02 Ma cm-2, a filling factor FF of 0.54, and an optoelectronic conversion efficiency of 2.68m.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4

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本文編號：1785656