基于醌式染料的設計合成及光伏性能研究.pdf

1、基于醌式染料的設計合成及光伏性能研究基于醌式染料的設計合成及光伏性能研究TheDesignSynthesisPhotovoltaicPerfmanceofQuinoidDyes領域：化學工程作者姓名：張倩倩指導教師：李巍副研究員企業(yè)導師：吳靜波高級工程師天津大學化工學院二零一五年五月摘要摘要本文主要研究醌式染料的分子設計、合成及在光伏電池中的應用，具體研究內容如下：1、p型染料敏化太陽能電池（DSCs）因其較低的光電流限制了pn型電池的

2、發(fā)展，因此設計合成新型的具有優(yōu)異光電效應的p型染料是主要的解決方案。我們合成了p型醌式敏化染料QT1。QT1染料具有以下優(yōu)點：（1）分子內形成一個大的平面體系，有利于分子內電荷傳輸；（2）兩個氰基通過CC單鍵直接連接在醌式噻吩基團上，能夠穩(wěn)定分子結構同時降低能級，使染料帶隙變窄，光譜響應范圍拓寬；（3）QT1合成純化簡單，穩(wěn)定性好。使用I3I做電解質時，光伏參數(shù)如下：Jsc為8.2mAcm2，為目前報道的p型DSCs中最大的短路電流。V

3、oc為120mV，F(xiàn)F為0.34，η為0.33%，IPCE曲線在400nm和550nm時可分別高達60%和57%，是目前p型DSCs中單波長條件下最高的光電轉化效率。當使用Co3Co2做電解液時，器件的最佳光伏參數(shù)如下：Jsc為6.5mAcm2，Voc為226mV，F(xiàn)F為0.34，η為0.50%。2、考慮到目前無論是聚合物還是小分子給體材料都存在結構復雜、合成步驟多和成本高的現(xiàn)狀，我們通過Knoevenagel縮合反應制備了醌式有機可溶

4、液加工小分子給體材料QT2和QT3。QT2和QT3由醌式噻吩連接給受體基團，醌式噻吩基團和受體基團形成大的共軛平面。具有高的載流子遷移率和寬的光譜響應范圍，從一定程度上解決了傳統(tǒng)聚合物和小分子材料存在的分子結構復雜、合成和化學修飾困難等問題。經器件測試，QT2的最優(yōu)光電轉換效率η為1.80%，其中Jsc為7.15mAcm2、Voc為730mV、FF為35%，QT3的最優(yōu)光電轉化效率η為2.27%，其中Jsc為8.01mAcm2、Voc為