新型含醛类衍生物聚合金属配合物染料合成及光伏性能研究

摘要

太阳能作为一种可再生能源，清洁无污染，储量丰富，具有极大的开发价值，将太阳能直接转化为电能是解决能源问题极具吸引力的一种方法。染料敏化太阳能电池的制作成本相对较低，并且从发明至今，它的能量转换效率在不断提高，发展前景十分广阔。染料敏化剂的性能好坏对敏化电池来说至关重要，它扮演着染料敏化太阳能电池中最核心的角色。钌基配合物是目前研究最多的一类高效光敏染料，但是因金属钌的高成本以及来源受限而制约了它们的发展。通过采用普通的过渡金属替代钌从而降低成本的方法是有发展潜力的。本论文研究的两个系列聚合金属配合物作为染料，结合了无机、有机材料的优势，具有良好的热稳定性，表现出独特的光电化学性能，研究内容如下：
　　（1）以含水杨醛衍生物的金属配合物做为电子受体，苯并二噻吩或咔唑衍生物做电子给体，通过yamamoto反应合成了具有电子推拉型结构的聚合金属配合物染料敏化剂，通过相关测试表征分析了各个聚合物产物，并测试了它们相关的光、电化学性质以及用这类染料敏化的电池器件的光伏性能。结果显示这几种聚合物在热稳定性方面都能符合染料的应用要求，从测试得到的能量转换效率结果看出，基于染料P1-P4的电池器件效率分别为2.24％、2.43％、1.84％和1.95％，其中基于以苯并二噻吩衍生物为给体的染料效率（P1、P2）表现出比以咔唑衍生物为给体的染料（P3、P4）更高的效率。
　　（2）以含苯甲醛衍生物的金属配合物为受体，配位金属离子采用锌（II）或镉（II），给体则为苯并二噻吩或咔唑衍生物，通过yamamoto反应合成了侧链型的聚合金属配合物染料，并分析测试了这几种染料相关光、电化学性能。结果表明聚合金属配合物染料P1-P4具有较好的热稳定性，并表现出一定的能量转换效率，分别为1.93％、1.41％、2.18％和1.63％，其中含镉（II）聚合金属配合物染料比相应含锌（II）的染料具有更高的效率。
　　结果表明，本论文研究的两个系列的聚合金属配合物具有较好的热稳定性，并表现出一定的光伏性能，这表明聚合金属配合物具有作为染料敏化剂的潜力，本论文的工作也为进一步提高这类染料的性能指出了改进方向，为新型染料敏化剂的设计提供了新的思路。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 太阳能电池分类

1.3 染料敏化太阳能电池（DSSCs）

1.3.1 染料敏化太阳能电池的组成

1.3.2 染料敏化太阳能电池的原理

1.3.3 DSSCs的性能参数

1.3.4 染料敏化剂在DSSCs中的发展

1.4 聚合金属配合物简介

1.4.1 聚合金属配合物分类

1.4.2 聚合金属配合物应用

1.5 本论文的设计思想与研究内容

第2章 实验药品与测试方法

2.1主要实验药品

2.2 主要测试仪器及测试方法

2.3制作DSSCs的方法

第3章 含水杨醛衍生物的聚合金属配合物合成与光伏性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 中间体以及聚合金属配合物的合成

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 配合物及聚合物的表征

3.3.2 聚合物分子量与热性能

3.3.3 紫外-可见吸收测试

3.3.4电化学测试及分析

3.3.5 聚合金属配合物的光伏性能

3.4 本章小结

第4章 含苯甲醛衍生物的侧链聚合金属配合物合成及光伏性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 中间体和聚合金属配合物的合成

4.3 结果与讨论

4.3.1 配合物和聚合物的表征

4.3.2聚合物的分子量和热性能

4.3.3 紫外-可见吸收测试

4.3.4 电化学性能

4.3.5 聚合金属配合物的光伏性能

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间发表论文情况