2-吡喃酮類染料敏化劑分子設計的理論研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為新一代的可持續(xù)的光電設備已經引起了相當大的關注，由于它有相對較高的入射太陽光電轉換效率和低的生產成本。染料敏化劑被公認為是，實現高性能DSSC的所有組件中關鍵的部分。不含金屬的純有機染料，因為它們高的摩爾消光系數、靈活的結構剪裁、低成本制備過程以及環(huán)境友好，導致科學家對其大量研究。因此，在本論文中，我們設計了以2-吡喃酮為p共軛橋的新型染料敏化劑，利用密度泛函（DFT）和含時密度泛函（TDDFT）方法

2、，計算了染料分子在TiO2表面吸附前后的光電性質。主要研究結果如下:
　　1.與噻吩類敏化劑相比，敏化劑P1的分子平面性較好，P2和T的結構相似，引入亞乙烯基后，所有敏化劑都具有非常高的分子平面性，從而有利于分子間的電荷轉移。
　　2.2-吡喃酮類分子的LUMO軌道主要集中在電子受體部分，其能量大大高于TiO2導帶邊緣能量;HOMO能量主要集中在電子給體部分，低于氧化還原電對I-/I3-的氧化還原勢。同時我們還計算了電子激發(fā)

3、過程中的自由能變化，結果表明，所設計的敏化劑擁有足夠的驅動力將激發(fā)態(tài)電子注入到TiO2導帶，而且氧化態(tài)染料分子易于被I-/I3-還原。
　　3.與常用的敏化劑CHCH-T、CHCH-Ph、CHCH-F相比，2-吡喃酮類敏化劑的吸收峰明顯紅移，其中OMe-CHCH-P2的最大吸收峰達到了540 nm，光捕獲效率超過了0.98。
　　4.以(TiO2)8團簇為半導體模型，研究了半導體對染料敏化劑的影響。結果顯示，2-吡喃酮類新型