由于具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率,染料敏化太陽能電池(DSSCs)在過去二十年中作為傳統(tǒng)硅基太陽能電池的潛在替代品受到了廣泛的關(guān)注。隨著有機(jī)染料的深入發(fā)展,有針對(duì)性和選擇性能量調(diào)控成為一個(gè)越來越重要的課題。本文中,設(shè)計(jì)并合成了四種具有完全相同的給體和受體單元的D-π-A-π-A結(jié)構(gòu)的吲哚啉敏化劑,其分子平面性通過引入具有各種側(cè)鏈的給體橋段來調(diào)節(jié)。并對(duì)四種染料敏化劑的光物理、電化學(xué)性能和光伏性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。第1章簡述了DSSCs的發(fā)展前景,染料敏化劑的特點(diǎn)、種類和分類,并對(duì)具有代表性的染料敏化劑進(jìn)行了簡單的概括總結(jié),在此基礎(chǔ)上引出了本論文的設(shè)計(jì)思路:用分子工程調(diào)控手段進(jìn)行有針對(duì)性和選擇性的能量調(diào)控。第2章以吲哚啉為電子給體,苯并噻二唑?yàn)檩o助受體,苯甲酸為受體,設(shè)計(jì)并合成了四種新型染料敏化劑CS-25、CS-26、CS-27和CS-28,這些染料的分子平面性通過在噻吩π橋上引入不同的側(cè)鏈來調(diào)節(jié),經(jīng)核磁共振氫譜和碳譜表征其結(jié)構(gòu)正確。第3章對(duì)四種染料敏化劑進(jìn)行了光物理、電化學(xué)以及光伏性能研究,并用Gaussian09程序?qū)λ姆N染料的基態(tài)單重態(tài)和第一激發(fā)單重態(tài)的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行量化計(jì)算。隨著給體橋的平面性的改善,染料的HOMO能級(jí)逐漸升高,更重要的是,它們的LUMO能級(jí)保持在相同的值附近。此外,較好的分子平面性獲得較高的電荷注入效率,而過于平面化的分子則會(huì)導(dǎo)致更高的HOMO能級(jí),導(dǎo)致染料再生效率變差。此外,適當(dāng)?shù)膫?cè)鏈也抑制了電荷在某種程度上復(fù)合,而過大的側(cè)鏈則可能給予I_3~﹣更多的與導(dǎo)帶中電荷復(fù)合的空間和機(jī)會(huì)。因此,通過各種性能的綜合比較得到了光伏性能最優(yōu)的染料CS-26。第4章結(jié)論。我們的結(jié)果表明,給體橋的平面性調(diào)節(jié)不僅可以有針對(duì)性和選擇性地控制染料的HOMO,而且還可以精細(xì)調(diào)節(jié)多個(gè)界面電荷轉(zhuǎn)移過程。分子平面性應(yīng)該在有機(jī)染料的設(shè)計(jì)中發(fā)揮更為重要的作用,為進(jìn)一步開發(fā)高效敏化劑提供了重要的策略。
【學(xué)位單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4;TQ613
【部分圖文】：

8 在 CHCl3/MeOH(v/v，1/4)中的吸收光譜及其吸附在 3μm TiO。所示，染料 CS-25，相對(duì)于其他三種染料，可以發(fā)現(xiàn)約 20nm 移。隨著分子平面性的降低，染料 CS-25-28 的 λmax值按照 C8 的順序排列，這是由于在分子平面度差的情況下分子內(nèi)電荷一方面，烷基取代染料（CS-26-28）的摩爾消光系數(shù)（εmax）明顯定程度上補(bǔ)償了較窄的吸收光譜。當(dāng)吸附在 3μmTiO2上時(shí)，于它們?cè)谌芤褐械?λmax而藍(lán)移（圖 2 插圖）。值得注意的是，從 CS-28 的 3nm 增加到 CS-25 的 14nm。眾所周知，輔助受去質(zhì)子化作用[36]。因此，CS-25 的較大藍(lán)移主要是由于其較H-聚集，這可能影響其光伏性能。而對(duì)于染料 CS-28，環(huán)己基集效果，因此導(dǎo)致更小的藍(lán)移。表 1 四種染料在溶劑中和 TiO上的光學(xué)和電化學(xué)性能

TiO2薄膜的起始吸收波長估算 E0-0值；e按 LUMO=HOMO定了染料 CS-25-28 的光致發(fā)光(PL)值分別為 588 nm、592 n。結(jié)合 λmax，計(jì)算出四種染料的能量損失分別為 0.39、0.47、0的能量損失意味著更容易的激發(fā)態(tài)弛豫，包括振動(dòng)弛豫、溶周知，平面化是染料激發(fā)過程中的常見狀態(tài)。因此，在分子由于其較小的扭轉(zhuǎn)弛豫能量損失，將明顯地節(jié)省更多的能量料敏化劑的 PL 壽命研究

的能量控制提供了一種很有級(jí)是影響光子 - 電子轉(zhuǎn)換UMO 能級(jí)到 TiO2的導(dǎo)帶（OMO 能級(jí)接收電荷來氧化 能級(jí)影響染料再生效率。子平面度的提高，τsolution逐UMO 能級(jí)保持在相同的值附
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃瓊霞;;試論現(xiàn)代主義繪畫平面性的內(nèi)涵——一個(gè)格林伯格的批評(píng)觀點(diǎn)[J];藝術(shù)品鑒;2017年01期

2 周薇;楊斌宇;;淺談?dòng)彤嬙谄矫嫘詷?gòu)成中點(diǎn)、線、面的運(yùn)用[J];美術(shù)界;2017年06期

3 孫曉榮;關(guān)于用吳-劉定理判別圖的平面性的復(fù)雜性問題[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1989年01期

4 文奎錫;;天平刀緩平面性檢查板[J];計(jì)量工作;1966年01期

5 呂世亮;;平靜單純 意味深長——談工筆人物畫的平面性特征[J];美術(shù)向?qū)?2009年01期

6 劉春霞;;中國畫的色彩美學(xué)研究[J];學(xué)理論;2010年19期

7 林毓材;圖的平面性添加算法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1986年01期

8 杜大愷;;中國畫語言的平面性[J];中國美術(shù)館;2012年01期

9 閆娟;;對(duì)轉(zhuǎn)型期審美文化特征的解讀[J];雪蓮;2015年35期

10 李秋實(shí);;駁格林伯格“純粹平面性”[J];天津美術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 繆世峰;含氮共軛有機(jī)小分子多進(jìn)制電存儲(chǔ)材料設(shè)計(jì)合成及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張鳳玉;平面化調(diào)控的新型吲哚啉染料的合成與性能研究[D];河北師范大學(xué);2019年

2 劉雪;關(guān)于油畫平面性語言的探索與實(shí)踐[D];杭州師范大學(xué);2018年

3 皮芳;淺談繪畫中平面色彩的表現(xiàn)[D];北京服裝學(xué)院;2019年

4 李本;初探國畫的平面性及意義[D];湖北美術(shù)學(xué)院;2018年

5 Khakimov Pavel;代數(shù)方法和圖的平面性測試[D];華東師范大學(xué);2017年

6 葛應(yīng)杰;平面性語言在我創(chuàng)作中的運(yùn)用[D];杭州師范大學(xué);2017年

7 陳子;平面性繪畫的意象表現(xiàn)探討[D];華中師范大學(xué);2017年

8 王辰林;《城西舊事》—對(duì)平面性繪畫空間的研究及應(yīng)用[D];山西大學(xué);2017年

9 吳丹;淺析當(dāng)代工筆人物畫造型的平面性[D];吉林大學(xué);2012年

10 王夢琪;重識(shí)平面性繪畫空間[D];西安美術(shù)學(xué)院;2013年

本文編號(hào)：2862904