隨著世界各國能源和環(huán)境問題的出現(xiàn),人們需要開發(fā)新的能源解決面臨的困境,清潔能源太陽能成為人們重點關(guān)注的對象,不需要考慮區(qū)域,不存在開采和運輸?shù)葐栴}儲量豐富,對一些偏遠地區(qū)有著重要的意義。染料分子是太陽能電池完成光電轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,有兩類分子分別是金屬配合物和有機染料分子。金屬配合物分子造價高昂污染環(huán)境,合成和制造的難度比較大,與含金屬染料比較純有機染料分子不含金屬成本低不污染環(huán)境,合成和提取相對容易,具有良好的給電子能力易于改變部分結(jié)構(gòu)修飾分子。有機染料分子具有較大的摩爾消光系數(shù),一些分子的摩爾消光系數(shù)比金屬配合物染料分子還大能夠達到較高的光電轉(zhuǎn)化效率,本論文將以純有機染料分子作為研究的重點內(nèi)容。本文選取五種含有三苯胺結(jié)構(gòu)的有機染料分子作為研究對象研究了改變分子的結(jié)構(gòu)、分子處于不同溶劑環(huán)境下對分子光物理性質(zhì)的影響,利用密度泛函理論,應(yīng)用高斯等系列軟件研究染料分子激發(fā)過程的電子轉(zhuǎn)移。選擇B3LYP函數(shù)6-31G(d)基組優(yōu)化結(jié)構(gòu)計算激發(fā)態(tài)信息,得到染料分子在不同溶劑環(huán)境最高占據(jù)和最低未占據(jù)軌道之間的能級差,繪制染料分子在不同溶劑環(huán)境下的吸收光譜。通過計算分子激發(fā)態(tài)信息做出躍遷密度、電荷差異密度圖,分析電子轉(zhuǎn)移。繪制分子的密度躍遷矩陣圖,考察電子空穴的干涉性。利用了Multiwfn軟件定義了兩個片段,計算了電子激發(fā)過程電子從三苯胺供體到其余部分的電子轉(zhuǎn)移效率。通過分析可以發(fā)現(xiàn),改變分子結(jié)構(gòu)修飾分子,也就是甲基和甲氧基的取代、另外電子供體的引入、分子處于極性大的有機溶劑環(huán)境都有利于染料分子的電子轉(zhuǎn)移,為染料分子的合成提供一定的理論參考。
【學位單位】：遼寧大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ610.1;TM914.4
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 概述
    1.2 染料敏化太陽能電池介紹及原理
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 理論基礎(chǔ)和計算方法
    2.1 分子軌道理論
        2.1.1 分子軌道類型
        2.1.2 躍遷理論
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-sham方程
    2.3 含時密度泛函理論
    2.4 三維實空間分析方法
第3章 染料分子電子轉(zhuǎn)移理論的研究
    3.1 背景介紹
    3.2 理論方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.3.2 激發(fā)態(tài)性質(zhì)分析
        3.3.3 吸收光譜
        3.3.4 躍遷偶極矩
        3.3.5 三維實空間分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
致謝
參考文獻

【參考文獻】

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1 劉博;多三苯胺卟啉敏化劑的合成及其太陽能電池研究[D];華東理工大學;2012年

本文編號：2876240