含三苯胺、异靛结构染料的合成及其光伏性能研究

摘要

染料敏化纳晶太阳能电池(DSSC)自上个世纪90年其首次报道以来，以其廉价，高效而受到了广泛的关注。经过20多年的研究，现在，DSSC的性能已经有大幅度的提升，总光电转换效率已经达到13.3％。鉴于纯有机染料结构易调，来源广泛等优势而成为研究热点。本文设计合成了一系列有机D-π-A型染料，通过一系列表征手段研究了染料的光电性能。主要内容如下:
　　 (1)合成了以异靛为共轭单元的有机染料TPAID1和TPAID2。对染料进行了性能测试，测定了其在三氯甲烷溶剂中的紫外-可见吸收光谱，得到染料TPAID1在氯仿溶液中的最大吸收波长为428nm，吸收边带在700nm;染料TPAID2的最大吸收波长为351nm，吸收边带在450nm。利用循环伏安发测定了染料的循环伏安图，得到了染料的HOMO和LUMO能级，在AM1.5G，100 mW/cm2下，经过器件测试得到染料TPAID1和TPAID2电池能量转化效率分别为0.59％和1.42％。
　　 (2)通过Suzuki偶联法，分别合成了含单锚定基团和双锚定基团的染料ID3和ID4，测定了染料在氯仿溶液中的紫外-可见吸收光谱，染料ID3和ID4的最大吸收波长都在400nm左右，吸收边带分别为420nm和650nm。在AM1.5G，100 mW/cm2下，对染料DSSC器件测试得到了染料ID3和ID4的光电转换效率分别为2.99％和2.57％。
　　 (3)分别以三苯胺、苯并二噻吩为给体单元;低聚噻吩、苯并二噻吩为共轭单元;氰基丙烯酸为受体单元，合成了一系列染料分子。并在分子设计，合成步骤研究上面做出了较有创意的合成路线改进，从而为以后进一步的探索提供证明和支撑。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 太阳能及太阳能电池

1．1．1 太阳能概述

1．1．2 太阳能电池的发展及其分类

1．2 染料敏化太阳能电池

1．2．1 染料敏化太阳能电池组成和工作原理

1．2．2 有关DSSC的性能表征参数

1．3．1 金属配合物染料敏化剂

1．3．2 纯有机染料敏化剂

1．3．3 聚合物染料敏化剂

1．4 论文研究内容及意义

第二章 基于异靛给体单元的有机染料的合成及其光电性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 合成路线设计

2．2．3 实验过程

2．2．4 合成结果与讨论

2．3 结果与讨论

2．3．1 染料的光谱性能

2．3．3 染料的光电转换性能

2．4 本章小结

第三章 基于异靛共轭单元含单、双锚定基团染料的合成及其光电性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 合成路线设计

3．2．3 实验过程

3．2．4 合成结果与讨论

3．3 结果与讨论

3．3．1 染料光谱特性

3．3．2 染料的光电转换性能

3．5 本章小结

第四章 基于苯并二噻吩单元的有机染料的路线设计与合成

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂及仪器

4．2．2 合成路线

4．2．3 实验过程

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果