【摘要】：隨著染料敏化太陽能電池(DSSCs)光電轉(zhuǎn)換效率取得突破性的提高,敏化劑(特別是有機(jī)敏化劑)在過去的二十幾年中因其自身不含有稀有金屬結(jié)構(gòu),易于合成和優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)而獲得了越來越多的關(guān)注,并且因其分子結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性而得到了廣泛研究。本文設(shè)計(jì)合成了四種新型的繞丹寧染料,作為染料敏化劑制備成染料敏化太陽能電池,并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。第1章簡(jiǎn)述了染料敏化劑的分類和特點(diǎn),闡述了近年來以氰基乙酸和以繞丹寧酸為受體的染料敏化劑的研究進(jìn)展,最后引出本論文的設(shè)計(jì)思路和研究內(nèi)容。第2章以咔唑吲哚啉基團(tuán)為電子供體,苯基或者噻吩基為π橋,以氰基乙酸,繞丹寧-3-乙酸和修飾過的繞丹寧酸為電子受體,設(shè)計(jì)合成了四種新型的染料敏化劑CS-23,CS-24,CS-25和CS-26,并用核磁共振波譜和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀確定了化合物的結(jié)構(gòu)。第3章對(duì)四種新型染料敏化劑進(jìn)行了光物理和電化學(xué)性能研究,并使用Gaussian 09程序?qū)λ姆N染料的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行量化計(jì)算。通過對(duì)該系列染料制成的電池器件的光伏性能進(jìn)行詳細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)使用共軛的氰基乙酸取代不共軛的羧基,會(huì)使染料光捕獲能力增強(qiáng),電子的注入過程也更加平滑。同時(shí),在繞丹寧片段上引入長烷基鏈,可以防止染料在TiO_2表面的π聚集,抑制電子復(fù)合,使光電壓明顯增強(qiáng)。因此,在不加入任何共吸附劑的情況下,我們合成的染料CS-22表現(xiàn)出優(yōu)異的光伏性能,PCE=8.48%,J_(SC)=17.49 mA cm~(-2),V_(OC)=713 mV,ff=0.681。在經(jīng)過約1000 h老化測(cè)試后其PCE僅下降5%,由此可知染料同時(shí)還具有高穩(wěn)定性。第4章結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ610.1;TM914.4
【圖文】：

化合物2的1HNMR（CDCl3）

化合物4的1HNMR（CDCl3）

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本文編號(hào)：2731689