雜合離子液體電解質(zhì)、硅卟啉及吩噁嗪光敏劑在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、博士學(xué)位論文雜合離子液體電解質(zhì)＼硅卟啉及吩嗯嗪光敏劑在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用StudyonHybridIonicLiquidElectrolytes，Silicon—PorphyrinandPhenoxazineSensitizersforDyeSensitizedSolarCells學(xué)號(hào)：10907106完成日期：201305大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要光敏劑在染

2、料敏化太陽(yáng)能電池中起到吸收光子，并將光子轉(zhuǎn)換成電子的作用，是電池的重要組成部分。發(fā)展新的光敏劑對(duì)于提高染料敏和太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率十分有利。早期對(duì)光敏劑的研究集中在金屬配合物染料上，但是由于這類(lèi)染料自身存在一些問(wèn)題，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)移到摩爾消光系數(shù)較高、合成簡(jiǎn)單和結(jié)構(gòu)多樣的純有機(jī)光敏劑。經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，純有機(jī)光敏劑已經(jīng)取得長(zhǎng)足發(fā)展。盡管如此，大部分純有機(jī)光敏劑對(duì)近紅外光區(qū)的光響應(yīng)較弱，因此發(fā)展高效的純有機(jī)近紅外光敏劑對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)純

3、有機(jī)光敏劑的應(yīng)用十分重要。首先，在高效吩曝嗪純有機(jī)光敏劑TH305中引入7【橋基設(shè)計(jì)合成了3個(gè)染料，LJl01、LJl02和LJl03，冗一橋基的引入有效地拓寬了光譜吸收。利用質(zhì)譜、氫譜等手段對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，并對(duì)染料的光物理和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。將光敏劑應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，研究染料結(jié)構(gòu)與電池性能之間的構(gòu)效關(guān)系以及電池內(nèi)部電子傳遞過(guò)程。與TH305相比，延長(zhǎng)分子的共軛體系能夠使染料分子的光譜吸收發(fā)生紅移，但是同時(shí)降低了染料的L

4、UMO能級(jí)，減小了激發(fā)態(tài)染料將電子注入到Ti02的驅(qū)動(dòng)力，從而影響電池效率。因?yàn)檫策?lèi)分子在500—700nm范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收，并且卟啉分子具有可延長(zhǎng)的共軛結(jié)構(gòu)，因此受到廣泛關(guān)注。由此本文設(shè)計(jì)合成了3種帶軸向吸附基團(tuán)的硅卟啉類(lèi)光敏劑，LJ201、LJ202和LJ203，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了質(zhì)譜和氫譜的表征，而后又進(jìn)行了光物理和電化學(xué)性質(zhì)的研究。通過(guò)測(cè)試不同CDCA濃度下，染料吸附在Ti02表面后的紫外可見(jiàn)吸收光譜發(fā)現(xiàn)，由于LJ201、

5、LJ202和LJ203是通過(guò)軸向吸附方式吸附在Ti02上，避免了染料在膜上的聚集，因此在后續(xù)的電池測(cè)試中，沒(méi)有使用CDCA做共吸附劑。將這3個(gè)染料用于染料敏化太陽(yáng)能電池后，研究電池的光伏性能。由于三苯胺獨(dú)特的螺旋槳結(jié)構(gòu)可以抑制電子復(fù)合，LJ203獲得了最高的光電轉(zhuǎn)換效率。利用紅外光譜研究染料吸附方式時(shí)發(fā)現(xiàn)，LJ201之所以表現(xiàn)出較差的光伏性能是因?yàn)槠湮椒绞绞菃锡X，單齒吸附影響了其電子注入效率。電解質(zhì)作為傳遞電子的媒介對(duì)電池性能產(chǎn)生很大