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越大，特別是進入21世紀(jì)以后，能源的充足與否已經(jīng)成為了制約一個國家的社會經(jīng)濟快速發(fā)展的瓶頸。自上個世紀(jì)70年代爆發(fā)石油危機以來，越來越多的國家意識到能源開發(fā)的重要性，開始把目光轉(zhuǎn)向清潔可再生的新型能源。近年來，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)換效率最高已達到12.3％的新型太陽能電池—染料敏化太陽能電池(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能電池現(xiàn)在的技術(shù)瓶頸，但是其低廉的制備成本與簡單的結(jié)構(gòu)日益的受到人們的關(guān)注，并且被譽為第三代太陽能電池的典型代表。在DSSCs中，染料光敏劑是起到吸收太陽光的作用，所以光敏劑是影響DSSCs光電轉(zhuǎn)換效率的重要組成部分。為了進一步改善DSSCs光電性能，本文對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電極表面的團聚，而且能增加染料對光的吸收利用效率，最后將其應(yīng)用于DSSCs中，光電轉(zhuǎn)化效率最高為2.65%。同時也研究了不同受體基團的染料對DSSCs的影響。
　　2．光敏染料的分子結(jié)構(gòu)會對其光物理、電化學(xué)性質(zhì)會產(chǎn)生很大的影響，所以設(shè)計制備了兩個咪唑類三苯胺 D-D-π-A型染料。主要研究次級給體部

4、分對染料的影響。非平面的次級給體對優(yōu)化染料分子有積極作用，而平面性次級給體會給染料分子特性帶來負(fù)面影響，基于非平面次級給體的三苯胺染料的光電轉(zhuǎn)換效率達到了3.13%，同等條件下N719為5.38%。
　　3．設(shè)計制備了基于非平面型的咪唑基團的D-π-A型染料，與D-π-A型三苯胺染料對比，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，對兩類染料進行了系統(tǒng)的對比研究，得到咪唑染料的光電轉(zhuǎn)換效率達到了1.