含环戊二烯并二噻吩的新型聚合金属配合物染料的合成及光电性能研究

摘要

太阳能以其普遍性、无污染性、安全性等优点被认为是二十一世纪最有发展前景的能源之一,而太阳能电池就是利用太阳光将光能转化成电能的一种装置。染料敏化太阳能电池（DSSCs）因其低廉的制作成本、灵活多变的结构等优点而被广泛研究。而敏化剂是其最关键的组分之一，它起着捕获太阳光并传输电子的功能。为提高以聚合金属配合物为敏化剂的染料敏化太阳能电池的光电性能，我们设计并合成了两个系列的聚合金属配合物，以期提高它的光电转换效率,主要内容如下：
　　（1）通过Yamamoto反应合成了四种D-π-A型聚合金属配合物(P1-P4)，它是以环戊二烯并二噻吩或芴的衍生物为给体(D)，1,10-菲罗啉衍生物与二氨基马来腈为配体形成的金属配合物为受体(A)，噻吩基团为π桥。然后我们通过紫外-可见吸收、循环伏安法、热失重分析、光伏性能测试等方法对它们的热性能及光电性能进行测试，发现它们都表现出了较好的热稳定性。在AM1.5G模拟太阳光照射下,以环戊二烯并二噻吩的衍生物为敏化剂的DSSCs的光电转换效率(P12.41％，P22.31％)比相应的以芴衍生物为敏化剂的DSSCs的效率要高(P31.65％，P41.52％)，这主要是因为环戊二烯并二噻吩的衍生物比芴的衍生物供电性强一些。
　　（2）通过Yamamoto反应合成的四种D-A型聚合金属配合物(P1-P4)是以作为给体的环戊二烯并二噻吩或芴的衍生物和作为受体的2-(1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯酚衍生物的金属配合物为原料通过Yamamoto反应合成而得。通过热性能及光电性能分析可知，它们也都有较好的热性能。在AM1.5G模拟太阳光照射下，P1-P4的光电转换效率分别为2.49％、2.34％、2.05％、1.80％，可知以环戊二烯并二噻吩的衍生物为给体的聚合物(P1，P2)表现出较好的光电性能，且以Cd(II)配位的聚合物(P1，P3)比相应的以Zn(II)配位的聚合物(P2，P4)表现出较好的光电性能。
　　结果表明，这八种聚合金属配合物染料都表现出了较高的热稳定性，然而与传统的敏化剂相比，它们的光电转换效率并不是太高，但它为设计新颖的有机共轭高分子染料以获得高效稳定的染料敏化太阳能电池开辟了一条新的方向。

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第1章 绪论

1.1 课题起源

1.2 有机太阳能电池的简介

1.3 DSSCs的结构、工作原理及性能参数

1.4 敏化剂的种类

1.5 聚合金属配合物

1.6 论文的选题背景及意义

第2章 实验试剂及仪器测试方法

2.1 实验试剂

2.2 仪器测试方法

2.3 DSSCs的制作工艺

第3章 含环戊二烯并二噻吩的支链D-π-A型聚合金属配合物的合成及其光电性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 含环戊二烯并二噻吩的支链D-A型聚合金属配合物的合成及其光电性能的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

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