近幾年染料敏化太陽能電池（DSSCs）因其低成本,易制造,高光電轉(zhuǎn)換效率受到大家的廣泛研究,其中最重要的部分就是敏化劑,而敏化劑中最重要的就是能級的調(diào)控,能級作為有機染料的關鍵性質(zhì),決定了DSSCs界面電荷轉(zhuǎn)移過程的熱力學可能性和效率。隨著有機染料的不斷發(fā)展,有選擇性的能級調(diào)控成為一項十分重要和系統(tǒng)的工程。本文設計合成了四種新型的D-A-π-A型咔唑染料,通過簡單的芳基固定化使得苯和咔唑之間的二面角大大減小,優(yōu)化其分子平面性,并對其性能進行了詳細的研究。第1章簡述了染料敏化太陽能電池（DSSCs）的發(fā)展前景、特點和分類,并且綜述了一些近幾年來以咔唑為給體的有機染料,最后引出本論文的設計思路—通過平面化來選擇性調(diào)控染料的能級。第2章以咔唑為給體,苯并噻二唑為輔助受體,苯甲酸為受體,通過改變咔唑和苯環(huán)之間的平面性合成了染料CS-14和CS-15,經(jīng)過核磁共振氫譜和碳譜確定了化合物的結構,進一步研究了他們的性能。通過芳基固定化合成的染料CS-15,隨著分子平面性的提高,染料的HOMO能級得到了有效的提升,并且LUMO能級幾乎不變,因此CS-15表現(xiàn)出最優(yōu)的光伏性能,J_SC

【文章來源】：河北師范大學河北省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CS-15吸附在TiO2膜上后，經(jīng)過氙燈照射0-60min的光穩(wěn)定性測試

我們還測試了 CS-14 和 CS-15 的熒光發(fā)射光譜，分別為 597nm 據(jù)表中的(λmax)可以計算出他們的能量損失，分別為 0.96 V 和 0能量損失意味著更容易的激發(fā)態(tài)弛豫，包括振動、溶劑和扭轉(zhuǎn)弛化是染料激發(fā)時的常見過程，因此隨著分子平面性的提高，染料小可以節(jié)省更多的能量。外，為了了解分子平面性對能級的影響，我們測試了兩種染料的-1 所示。采用完全相同的苯并噻二唑取代的苯甲酸作為受體部分UMO 能級-1.39 - -1.40 V 非常相似，而他們的 HOMO 能級受給體都是咔唑取代的基團，但他們的分子平面性卻不同，所以他們，分別為 0.93V 和 0.82V。換句話說，當給體片段的分子平面性O 能級就會升高，更重要的是他們的 LUMO 能級沒有受到影響，定向調(diào)控 HOMO 能級提供了一種很好的策略。染料敏化劑 CS-14/15 的熒光壽命光譜

估了兩種染料的(ηreg)，根據(jù)等式 1[73]： reg= 1 I /I3 blank-/I3-和 τblank分別為加了和沒加 I-/ I3-乙腈電解質(zhì)的虛擬電池的熒光替 TiO2電極組裝在虛擬電池里邊，避免了電荷注入的影響[73]。以I3-電解質(zhì)時，熒光壽命的衰減僅僅是由從 I-/ I3-氧化還原電對到染轉(zhuǎn)移引起的，模擬了染料的再生過程。如圖 2-3 所示，沒有 I-/ I3 ZrO2膜上的 CS-14 和 CS-15 模擬的電池器件，測得他們的熒光 4.91 ns，與他們在溶液中的熒光壽命處于相同的順序。當注入命(τI-/I3-)被有效的猝滅為 0.67 和 0.75 ns，(ηreg)值分別為 81.64%以得出，通過改善分子的平面性可以有選擇性的提高 HOMO 能生效率。


本文編號：2910073