基于醌式染料的設(shè)計(jì)合成及光伏性能研究.pdf

1、基于醌式染料的設(shè)計(jì)合成及光伏性能研究基于醌式染料的設(shè)計(jì)合成及光伏性能研究TheDesignSynthesisPhotovoltaicPerfmanceofQuinoidDyes領(lǐng)域：化學(xué)工程作者姓名：張倩倩指導(dǎo)教師：李巍副研究員企業(yè)導(dǎo)師：吳靜波高級(jí)工程師天津大學(xué)化工學(xué)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(shè)計(jì)、合成及在光伏電池中的應(yīng)用，具體研究內(nèi)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(shè)計(jì)合成新型的具有優(yōu)異光電效應(yīng)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(diǎn)：（1）分子內(nèi)形成一個(gè)大的平面體系，有利于分子內(nèi)電荷傳輸；（2）兩個(gè)氰基通過CC單鍵直接連接在醌式噻吩基團(tuán)上，能夠穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu)同時(shí)降低能級(jí)，使染料帶隙變窄，光譜響應(yīng)范圍拓寬；（3）QT1合成純化簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。使用I3I做電解質(zhì)時(shí)，光伏參數(shù)如下：Jsc為8.2mAcm2，為目前報(bào)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(shí)可分別高達(dá)60%和57%，是目前p型DSCs中單波長條件下最高的光電轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)使用Co3Co2做電解液時(shí)，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(jié)構(gòu)復(fù)雜、合成步驟多和成本高的現(xiàn)狀，我們通過Knoevenagel縮合反應(yīng)制備了醌式有機(jī)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(tuán)，醌式噻吩基團(tuán)和受體基團(tuán)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(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、合成和化學(xué)修飾困難等問題。經(jīng)器件測(cè)試，QT2的最優(yōu)光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率η為2.27%，其中Jsc為8.01mAcm2、Voc為