太陽電池能夠直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,是一種對太陽能開發(fā)和利用的有效手段。在太陽電池中,染料敏化太陽電池（DSSCs）是一種非常有應(yīng)用前景的新型太陽電池。敏化染料作為DSSCs器件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和電荷分離的中心,也受到了廣泛的關(guān)注。純有機(jī)敏化染料因其合成與分離較為簡單,結(jié)構(gòu)易于修飾、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的研究與發(fā)展。本論文設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)系列共11個(gè)染料分子,從敏化染料的電子供體、p橋等方面對其分子結(jié)構(gòu)與DSSCs器件的性能之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。具體研究工作分為以下幾個(gè)方面:1、合成了以吲哚啉為供體、二苯基喹喔啉或二苯并吩嗪為輔助電子受體、二噻吩并喹喔啉以及噻吩作為p橋的新型D-A-p-A型敏化染料,以及以吩噻嗪為供體、噻吩為p橋、氰基乙酸為受體的單邊及雙邊染料,并通過核磁氫譜、核磁碳譜以及高分辨質(zhì)譜等手段對染料的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn)和表征。2、通過紫外可見吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、循環(huán)伏安法、密度泛函理論計(jì)算以及組裝成DSSCs器件后的的單色光轉(zhuǎn)化效率（IPCE）、J-V曲線以及電化學(xué)阻抗（EIS）測試等手段對染料的光物理、電化學(xué)性能以及DSSCs器件的光伏性能進(jìn)行分析表征。... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DSSCs的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖

苯基修飾的喹喔啉能夠增大染料分子的空間位的聚集，減小電子復(fù)合。和喹喔啉相比，吩嗪的吸電子能力更響應(yīng)范圍[63]。而其良好的平面性能夠降低分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移的勢分子間的聚集。在我們課題組之前的工作中，基于二噻吩并喹件取得了不錯(cuò)光電轉(zhuǎn)換效率[64,65]，二噻吩并喹喔啉的吸電子能子中不能起到輔助受體的作用，但其良好的平面性和電子特光范圍，是一個(gè)比較好的 π 橋結(jié)構(gòu)單元[66-68]。在本章中，以具啉作為敏化染料的電子給體，提高染料的 HOMO 能級；輔助能力的二辛氧基苯基喹喔啉、二苯基喹喔啉和二苯并吩嗪，用烷基鏈以及喹喔啉和吩嗪的引入對染料的光物理以及電池器件；二噻吩并喹喔啉接噻吩作為敏化染料的π橋來進(jìn)一步拓寬染料摩爾消光系數(shù)；氰基乙酸作為敏化染料的受體單元以及錨固基并將激發(fā)態(tài)的電子導(dǎo)入 TiO2層。

圖 2-2. 染料 IQ-C、IQ-D 和 IQ-F 的合成路線Fig. 2-2. Synthetic routes of IQ-C, IQ-D and IQ-F件：(a)K2CO3,Pd(PPh3)4,THF;(b)NBS,THF;(c)K2CO3,Pd(PPh3,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane), KOAc, Pd(dppf)Cl2, h3)4, THF; (e) 1) tert-butyl 2-cyanoacetate, ammonium acetate, luoroacetic acid.中間體的合成與表征體 2c 的合成與表征.


本文編號：3219855