染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為太陽能電池的分支之一,因為具有廣闊的應用前景,一直是太陽能電池領域的研究熱點。純有機染料因原材料便宜易得、結(jié)構(gòu)多樣化、合成步驟簡單且能長期穩(wěn)定存在等優(yōu)點得到了研究者們的青睞。本論文主要合成了兩個系列共7種新型純有機染料,利用紫外可見吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、循環(huán)伏安法等手段對染料的光物理與電化學性能進行測試。通過密度泛函理論對電子能級分布以及分子最優(yōu)構(gòu)型進行了模擬計算。將染料組裝成DSSCs器件后,通過J-V曲線、單色光轉(zhuǎn)化效率(IPCE)以及電化學阻抗(EIS)等測試手段對電池的光伏性能進行了表征。本論文具體的研究工作分為以下幾個方面:在第一章中,主要介紹了染料敏化太陽能電池的工作原理以及綜述了幾類典型的敏化劑。通過對擁有高效率敏化劑制備的DSSCs探討發(fā)現(xiàn),研究者們一直在通過合適的分子設計來尋求具有寬光譜響應同時又能夠有效抑制分子間聚集的染料,而需要在同一個分子中同時滿足上述兩種優(yōu)勢的染料分子整體的共軛程度通常需要被謹慎考慮。在以往的分子設計中,供體部分關注點主要放在引入抗聚集的基團上,而忽略了對供體自身平面性的研究。而連接橋的平面性雖然在單錨固染...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 太陽能及太陽能電池
    1.2 DSSCs的結(jié)構(gòu)及其工作原理
        1.2.1 DSSCs的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 DSSCs的工作原理
    1.3 DSSCs的性能衡量指標
        1.3.1 DSSCs器件的短路電流密度(J_SC)
        1.3.2 DSSCs器件的開路電壓(V_OC)
        1.3.3 DSSCs器件的單色光轉(zhuǎn)換效率(IPCE)
        1.3.4 DSSCs器件的填充因子(FF)和光電轉(zhuǎn)換效率(η)
    1.4 染料敏化劑的分類及其發(fā)展
        1.4.1 金屬配合物敏化劑
        1.4.2 純有機敏化染料
    1.5 論文的研究意義、內(nèi)容以及創(chuàng)新性
        1.5.1 論文的研究意義及內(nèi)容
        1.5.2 論文的創(chuàng)新性
第二章 咔唑衍生物作為供體的純有機染料的合成及其光電性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 原料和試劑
        2.2.2 結(jié)構(gòu)表征儀器
        2.2.3 目標化合物的合成路線
        2.2.4 染料中間體的合成與表征
    2.3 DSSCs器件的制備以及電池光電性能測試
        2.3.1 器件組裝的材料、試劑和儀器等
        2.3.2 DSSCs器件的組裝
    2.4 DSSCs的性能測試
        2.4.1 J-V曲線測試
        2.4.2 單色光轉(zhuǎn)換效率(IPCE)測試
        2.4.3 電化學阻抗(EIS)測試
    2.5 染料敏化太陽能電池的光物理和電化學性質(zhì)的測試
        2.5.1 紫外-可見吸收(UV-Vis)光譜測試
        2.5.2 固體紫外可見吸收光譜的測試
        2.5.3 熒光光譜測試
        2.5.4 敏化染料的吸附量測試
        2.5.5 敏化染料的電化學性能測試
        2.5.6 敏化染料最優(yōu)構(gòu)型和能級分布模擬計算
    2.6 結(jié)果討論
        2.6.1 有機染料的光物理性能
        2.6.2 QL1-4的電化學性能
        2.6.3 染料吸附量測定
        2.6.4 理論計算
        2.6.5 染料敏化太陽電池的光電性能
        2.6.6 電池的電化學阻抗測試
    2.7 小結(jié)
第三章 基于不同連接橋的吩噻嗪雙錨固染料光電性能的研究與應用
    3.1 引言
    3.2 實驗
        3.2.1 原料與試劑
        3.2.2 結(jié)構(gòu)表征儀器
        3.2.3 目標染料分子的合成路線
        3.2.4 染料及其中間體的合成與表征
    3.3 DSSCs的組裝條件以及電池光電性能測試條件
    3.4 DSSCs的性能測試
        3.4.1 紫外可見吸收光譜
        3.4.2 電化學測試
        3.4.3 染料吸附量測定
        3.4.4 DFT理論計算
        3.4.5 染料敏化太陽能電池的光伏性能
        3.4.6 器件的電化學阻抗測試與分析
    3.5 小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 本論文的不足和展望
參考文獻
附錄
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3864686