吲哚類(lèi)光敏染料的合成及其光伏性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能是一種綠色無(wú)污染可再生能源，它工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、并且不受地域的限制。瑞典的MichaelGr(a)tzel教授在1991年首次報(bào)道的染料敏化太陽(yáng)能電池，拉開(kāi)了研究該種電池的序幕，與其它太陽(yáng)能電池相比因其所具有的優(yōu)越性近些年來(lái)受到世人的關(guān)注而得到迅速發(fā)展。而染料敏化劑是組成染料敏化太陽(yáng)能電池的核心部分，是否能夠設(shè)計(jì)和合成性能優(yōu)良的敏化劑直接影響著電池光電轉(zhuǎn)化效率的高低。本文設(shè)計(jì)合成了四種含有吲哚結(jié)構(gòu)的光敏染料，將其制備成染料敏化

2、太陽(yáng)能電池(DSSCs)后研究了光化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)。主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容。
　　 1.設(shè)計(jì)合成四種染料(XS41-44)分別以二丙基芴、對(duì)己氧基、對(duì)三叔丁基和三聚茚為供電基團(tuán)，以丙烷基融噻吩作為共軛橋，氰基乙酸為電子受體，形成D-π-A結(jié)構(gòu)的有機(jī)敏化染料。以易得化合物為原料，經(jīng)過(guò)NBS或Br2溴化，Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，Stille偶聯(lián)反應(yīng)，Vilsmeier-Haack反應(yīng)以及Knoevenagel縮合反應(yīng)等得到目標(biāo)化

3、合物。并通過(guò)一些化學(xué)手段如紅外、碳譜、氫譜、質(zhì)譜等對(duì)相關(guān)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。對(duì)四種染料XS41-44的光學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。符合作為敏化劑所必要的條件。
　　 2.對(duì)四種染料XS41-44所制備的DSSCs進(jìn)行光伏性能測(cè)試。開(kāi)路電壓(Voc)的順序:XS42(621mV)＜XS43(633mV)＜XS41(670mV)＜XS44(725mV)，測(cè)試結(jié)果表明在分子結(jié)構(gòu)中引入剛性結(jié)構(gòu)可有效抑制二氧化鈦表面所吸附染料間的電

4、子復(fù)合。合成了兩種新型小分子有機(jī)物TC1和TC2作為共吸附，并與CDCA做了比較，發(fā)現(xiàn)TC1和TC2在抑制電子復(fù)合方面優(yōu)越于CDCA，還考察了三者的空間結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明TC2分子長(zhǎng)度與四種染料分子長(zhǎng)度能夠更好的匹配，明顯提到了Voc和短路電流密度Jsc.
　　 3.為了說(shuō)明TC2共吸附劑在不減少短路電流密度(Jsc)的情況下較大幅度提高了Voc的原因，本論文對(duì)電池的電化學(xué)阻抗、電子壽命、分子空間結(jié)構(gòu)、TC1和TC2敏化染料在表