D-D-π-A型三苯胺類光敏染料的制備與光電性質(zhì)研究.pdf

1、隨著煤炭、石油、天然氣等不可再生能源在地球上消耗量越來(lái)越大，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后，能源的充足與否已經(jīng)成為了制約一個(gè)國(guó)家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的瓶頸。自上個(gè)世紀(jì)70年代爆發(fā)石油危機(jī)以來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家意識(shí)到能源開(kāi)發(fā)的重要性，開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向清潔可再生的新型能源。近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，一種基于此技術(shù)，目前光電轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到12.3％的新型太陽(yáng)能電池—染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-sensitized Solar Cells，DSSC

2、s)于1991年，由瑞士洛桑高工的Gratzel及研究小組發(fā)明。光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性是染料敏化太陽(yáng)能電池現(xiàn)在的技術(shù)瓶頸，但是其低廉的制備成本與簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)日益的受到人們的關(guān)注，并且被譽(yù)為第三代太陽(yáng)能電池的典型代表。在DSSCs中，染料光敏劑是起到吸收太陽(yáng)光的作用，所以光敏劑是影響DSSCs光電轉(zhuǎn)換效率的重要組成部分。為了進(jìn)一步改善DSSCs光電性能，本文對(duì)染料敏化劑做了如下研究：
　　1．為了增加給電子部分的給電子能力，將苯并咪唑單

3、元加入D-π-A型三苯胺框架中，形成雙給體結(jié)構(gòu)，形成了 D-D-π-A型的苯并咪唑類三苯胺光敏染料。這樣不僅能減小染料分子在 TiO2電極表面的團(tuán)聚，而且能增加染料對(duì)光的吸收利用效率，最后將其應(yīng)用于DSSCs中，光電轉(zhuǎn)化效率最高為2.65%。同時(shí)也研究了不同受體基團(tuán)的染料對(duì)DSSCs的影響。
　　2．光敏染料的分子結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其光物理、電化學(xué)性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，所以設(shè)計(jì)制備了兩個(gè)咪唑類三苯胺 D-D-π-A型染料。主要研究次級(jí)給體部

4、分對(duì)染料的影響。非平面的次級(jí)給體對(duì)優(yōu)化染料分子有積極作用，而平面性次級(jí)給體會(huì)給染料分子特性帶來(lái)負(fù)面影響，基于非平面次級(jí)給體的三苯胺染料的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.13%，同等條件下N719為5.38%。
　　3．設(shè)計(jì)制備了基于非平面型的咪唑基團(tuán)的D-π-A型染料，與D-π-A型三苯胺染料對(duì)比，研究給體部分的給電子能力與光電特性。咪唑染料的分子結(jié)構(gòu)跟三苯胺的非常的相似，對(duì)兩類染料進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比研究，得到咪唑染料的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了1.