含苯融噻吩橋(BDT)的光敏染料的合成及其光伏性能研究.pdf

1、目前,能源的需求量越來越大。太陽能作為一種可再生能源,取之不盡,用之不竭。同時,太陽能也是一種巨大的無污染能源。太陽能電池設計簡便、生產成本低、方便大面積制備,近年來成為人們關注的熱點。比起傳統(tǒng)的硅太陽能電池,染料敏化太陽能電池被看做是可再生清潔能源最有前景的選擇。它的成本低,有較大的光電轉化效率。為了得到更高的光電轉化效率,大量的研究關注于新的光敏染料的設計和合成。本文設計合成了一系列含有苯融噻吩結構的有機染料,并對其光、電化學性質以

2、及它們在DSSC中的應用做出了研究。主要內容包括以下幾個方面。
　　 1.本論文設計合成了四種新型的含有BDT結構的染料敏化劑。這四種染料都以己氧基三苯胺為供電基團,以BDT,環(huán)氧噻吩連接BDT,融噻吩連接BDT,BDT連接噻吩作為共軛橋,氰基乙酸為電子受體,形成D-兀-A或D-π4-π-A型的有機敏化染料。選用BDT作為基本構件,經過NBS或Br2溴化,Suzuki偶聯(lián)反應,Stille偶聯(lián)反應,Vilsmeier-Haack

3、反應以及Knoevenagel縮合反應等最后得到目標化合物。對合成過程中的未見報道中間體和最終的目標產物進行結構表征:包括紅外、熔點、碳譜、氫譜、質譜等。
　　 2.研究了染料XS32-34在溶液中以及在TiO2膜電極上的光學性質和電化學性質。三種染料均在波長350-550 nnl處有很強的可見光吸收帶,其最大吸收峰的波長分別位于472,483和.502nm,且摩爾消光系數(shù)分別是22×103,39×103和39×103 M-1-

4、cm-1,說明染料可以很好地捕獲到可見光區(qū)中的光；三種染料的HOMO和UJMO能級與二氧化鈦和電解液能級相匹配,符合作為敏化劑所必要的條件。
　　 3.對三種染料XS32-34所對應DSSC進行光伏性能測試。包括電流密度.電壓(JSC-V)曲線以及單色光光電轉化效率(IPCE)值。其中基于染料XS32的DSSC的光電轉化效率達到5.68％,開路電壓713mV,光電流密度11.9 mAcm-2,IPCE值的最高值89％出現(xiàn)在497