基于苝二酰亞胺的新型線性太陽能電池敏化染料的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、苝二酰亞胺（Perylene tetracarboxylic acid diimide，簡稱PDI）類衍生物具有優(yōu)異的熱和光化學(xué)穩(wěn)定性，對可見區(qū)到紅外區(qū)的光有很強(qiáng)的吸收，是一種具有獨(dú)特的光化學(xué)和光物理性質(zhì)的有機(jī)光電材料。在有機(jī)太陽能轉(zhuǎn)化、光導(dǎo)體、電致發(fā)光、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體材料、光放大、激光染料、生物熒光探針、熒光聚集體、液晶材料等功能性方面有著廣泛的應(yīng)用前景
　　 為了滿足PDI化合物在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，通過對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修

2、飾，以控制苝二酰亞胺類化合物的性質(zhì)，或者把多個PDI單元通過連接基結(jié)合在一個分子中，可以獲得具有新穎的光電性質(zhì)的化合物?；诖?，我們合成了一系列含多功能團(tuán)的苝二酰亞胺衍生物并對其性能進(jìn)行了研究。本文工作主要集中在以下幾個方面:
　　 第一章:概述了PDI及其衍生物的基本性質(zhì)、綜述了近年來線性苝二酰亞胺超分子聚集體研究進(jìn)展以及苝二酰亞胺及其衍生物作為敏化劑在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用研究進(jìn)展。
　　 第二章:我們設(shè)計(jì)合成了

3、一系列線性PDI的敏化劑，即PN，PO-PN和PO-PO-PN。這些化合物在可見-近紅外區(qū)域具有較高的摩爾消光系數(shù)和較寬的吸收光譜。將這些化合物用于染料敏化太陽能電池，可以提高二氧化鈦薄膜的光吸收和收集效率。通過吸收和熒光光譜證明了在PO和PN間存在能量轉(zhuǎn)移，且根據(jù)熒光淬滅效率估算的能量轉(zhuǎn)移效率幾乎為100％。IPCE光譜揭示了PO部分對太陽能轉(zhuǎn)換的貢獻(xiàn)，說明通過分子內(nèi)的單線態(tài)-單線態(tài)能量轉(zhuǎn)移來提高吸附在二氧化鈦膜上的染料的光吸收能力是

4、可行的方法。討論了通過設(shè)計(jì)新穎的PDI衍生物來提高電池的效率所必須注意的問題。這些信息對發(fā)展新一代的PDI太陽能電池敏化劑具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 第三章:合成并且表征了對苯二胺作為連接基，PO和PN相連接的D-A體系化合物PO-PN、PO-PO-PN和PO-PO-PO-PN，作為對比我們還合成了參比化合物PO-PO，PO-PO-PO。
　　 第四章:分別測定了化合物PO-PN，PO-PO-PN，PO-PO-PO-PN

5、及其參比化合物的穩(wěn)態(tài)吸收和熒光光譜，測定了這些化合物的熒光量子產(chǎn)率。當(dāng)選擇性的激發(fā)PO部分時，發(fā)生PO向PN的能量傳遞，這種能量傳遞效率高達(dá)99％。而且由于分子中PO連接數(shù)目的不同，PO部分的熒光發(fā)生了不同程度的淬滅。此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們還通過F(o)rster能量轉(zhuǎn)移理論計(jì)算了系列化合物的能量轉(zhuǎn)移速率和效率。當(dāng)選擇性的激發(fā)PN時，發(fā)生從PN到PO的電子轉(zhuǎn)移。由于分子中PO連接數(shù)目的不同，這種電子轉(zhuǎn)移效率按PO-PN，PO-PO-P