【摘要】：染料敏化太陽能電池與硅光伏器件相比，由于染料敏化太陽能電池具有制造簡單和成本低等優(yōu)勢而備受關(guān)注。在過去的二十年間，人們?yōu)榱藢で笮滦透咝в袡C光敏劑做了許多研究性實驗，這都促進了染料敏化太陽能電池的發(fā)展。迄今為止，研究的所有光敏劑類型中，芳胺有機染料以10.3％的光電轉(zhuǎn)換效率而被看成是目前染料敏化太陽能電池最具前景的光敏劑。 三芳胺為電子供體的有機染料具有以下優(yōu)點：摩爾吸光系數(shù)高；有效抑制電子復(fù)合；防止聚集�；谝陨显虮菊n題設(shè)計3種新型有機光敏染料，它們均以三聚茚修飾的非對稱三芳胺為電子供體，以環(huán)氧噻吩（EDOT）為共軛橋，氰基乙酸為電子受體，形成D-π-A型有機敏化染料（M20、M21和M22）。著重考察染料結(jié)構(gòu)對電池性能的影響。 M20分子結(jié)構(gòu)的供電部分引入EDOT拓寬了供電部分的π共軛體系；M21和M22由于分子結(jié)構(gòu)中分別引入對甲氧基聯(lián)苯基和9,9-二丙基芴基降低了最高占有分子軌道（HOMO）與最低未占有分子軌道（LUMO）間的帶隙，導(dǎo)致三種染料的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）吸收峰波長（520nm、519nm和524nm）相比于M4（506nm）分別紅移14nm、13nm和18nm。 三種染料的HOMO能級值均比[Co(phen)—3]2+/3+和I/I—3的氧化還原電勢（0.62V和0.4V vs NHE）要正，這表明染料有足夠的使染料被還原再生的驅(qū)動力，即能夠被二價鈷離子或碘負離子還原再生。三種染料的LUMO能級值（即染料的激發(fā)態(tài)氧化還原電位，分別是-1.22V、-1.11V和-1.11V vs NHE）均比TiO2導(dǎo)帶的能級值（ECB，-0.5V vsNHE）更負，這表明染料可以提供足夠的電子注入驅(qū)動力將激發(fā)態(tài)電子注入到TiO2導(dǎo)帶。三種染料均符合DSCs的能級匹配原則。鈷電解液中TBP含量對電池性能的影響也一并進行了研究。發(fā)現(xiàn)使用濃度為0.8M TBP的鈷電解液的電池測出的性能最優(yōu)。 研究還發(fā)現(xiàn)染料M21和M22引入強電子供體單元（如二丙基芴基和4-甲氧基聯(lián)苯基）能明顯提高光捕獲能力、電池的短路光電流密度及光電轉(zhuǎn)換效率。綜合所有因素，測得新合成的3個染料中M22的性能最優(yōu)，其光電轉(zhuǎn)換效率PCE最高可達7.89%。
【圖文】：

到現(xiàn)在為止，由于染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和長期使用的穩(wěn)定性[5]均到理想的效果而導(dǎo)致 DSCs 一直沒有被大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。因此，仍有很多致力于 DSCs 性能的研究小組。1.2 染料敏化太陽能電池(DSCs)1.2.1 DSCs 結(jié)構(gòu)染料敏化太陽能電池一般由三個主要部分組成，即光陽極、電解質(zhì)和對電極。光陽如下三個部分組成：一個透明的導(dǎo)電性基板，納米晶半導(dǎo)體薄膜和光敏染料，圖 1.2出 DSCs 的結(jié)構(gòu)。核心部分是由納米二氧化鈦組成的多孔半導(dǎo)體膜。二氧化鈦顆粒徑大約為 10-30 納米，約 10 納米的薄膜厚度，，50-60％的孔隙率。關(guān)于膜的制備方所述納米二氧化鈦是經(jīng)燒結(jié)后緊密相連形成，不僅提供了較大的比表面積，而且還良好的粒子間的電子傳導(dǎo)性。納米半導(dǎo)體薄膜通常取決于所述透明導(dǎo)電基板上，最的基板是 FTO 導(dǎo)電玻璃。光敏材料具有電荷傳輸功能，而納米半導(dǎo)體薄膜的孔徑

圖 1-3 DSCs工作原理Fig.1-3 Schematic of operation of DSCs評價指標(biāo)s 性能主要有五個參數(shù)：短路光電流密度(Jsc)、開路效率(η)及入射單色光光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)。這些參數(shù)可密度-電壓曲線（J-V curve）及 IPCE 曲線圖做進一步度(Jsc)指 DSCs 在短路條件下的工作電流，此時輸出電壓為電子-空穴對的絕對數(shù)量，而短路光電流密度（Jsc）就是的比值。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R914.5

【共引文獻】

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1 韋浩民;趙美玲;楊桂軍;林紅;王剛;;高原天然染料共敏化對DSC性能的影響[J];青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年02期

2 李靖;孫明軒;張曉艷;崔曉莉;;染料敏化太陽能電池對電極[J];物理化學(xué)學(xué)報;2011年10期

3 周嫻;潘華錦;張莉;汪潔;;高分子聚合物在太陽能電池電解質(zhì)中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代化工;2010年03期

4 徐順建;廖衛(wèi)兵;彭平;葉輝輝;黃明道;郭治國;;天然植物染料敏化太陽電池的光電性能研究[J];新余學(xué)院學(xué)報;2011年03期

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本文編號：2520834