噻吩類有機(jī)染料和電催化材料在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、染料敏化太陽能電池是一種新型、無污染的清潔能源，其成本低、制作工藝簡單、光電轉(zhuǎn)換效率較高，引起了全世界科研工作者的廣泛關(guān)注。本論文合成三個體系的新型染料作為光敏劑、導(dǎo)電聚合物和摻雜石墨烯材料作為對電極應(yīng)用于染料敏化太陽能電池(DSSC)，主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)設(shè)計并合成了兩個基于二苯并噻吩π橋，三苯胺電子給體，腈基乙酸電子受體的染料。烷基鏈的存在能有效的抑制染料聚集和電荷復(fù)合，從而提高了開路電壓。
　　(2)

2、設(shè)計并合成了兩個基于4，8-二噻吩苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩的同分異構(gòu)體染料，在其垂直的兩個方向分別構(gòu)建交叉共軛化合物。研究發(fā)現(xiàn)，電荷在平行苯并二噻吩(I2)方向的傳輸強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直苯并二噻吩(I1)方向的傳輸。因此，I2的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率比I1都要高。
　　(3)設(shè)計并合成了三個以烷氧基鏈相連的3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)衍生物作為π共軛橋的同分異構(gòu)體的雙D-π-A染料，太陽能電池的性能依賴于EDOT中

3、烷氧基的連接位置。在這三種異構(gòu)體當(dāng)中，H1（兩個烷氧基的連接位點(diǎn)都靠近給體）表現(xiàn)出最高的效率(8.06％)，H2（一個烷氧基的連接位點(diǎn)靠近給體，一個烷氧基的連接位點(diǎn)靠近受體）具有較低的效率，H3（兩個烷氧基的連接位點(diǎn)都靠近受體）具有最低的效率。
　　(4)合成了一種帶有雙功能基團(tuán)的3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)衍生物，通過電化學(xué)聚合的方法原位制備了一種具有液晶性質(zhì)導(dǎo)電聚合物薄膜。分子有序使液晶聚合物膜的載流子遷移率高，因此有較高

4、的電催化活性。當(dāng)作為陰極材料應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中，獲得了8.08％的光電轉(zhuǎn)換效率，同比條件下，鉑陰極的光電轉(zhuǎn)換效率為7.69％。
　　(5)合成了一種N，B-摻雜的石墨烯應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，該石墨烯具有較高的比表面積和較高的電催化活性。其電催化活性隨著摻雜B元素的摻雜含量的增加而增加，當(dāng)達(dá)到一定量后，隨著B元素的摻雜含量的增加而減小。最好的摻雜石墨烯對電極獲得了8.09％的光電轉(zhuǎn)化效率，同比條件下，鉑陰極的光電轉(zhuǎn)換效率