烷基链影响染料敏化太阳能电池中钌染料的理论研究

摘要

通过密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)和依时密度泛函理论(Time-Dependent Density Functional Theory,TD-DFT),研究了染料分子结构中烷基链对染料敏化太阳能电池短路电流(Jsc)和开路电压(Voc)的影响.通过计算孤立染料的激发态电子注入TiO2导带的驱动力(△Gi.ct)和光捕获效率(LHE),分析了烷基链对Jsc的影响.引入一个简单的TiO2吸附模型来模拟染料与TiO2之间的相互作用,并计算了影响Voc的垂直偶极矩和激发态时TiO2上的电荷转移量.结果表明,Jsc和Kc随烷基链的增长而增大(从1增大到13),而Voc在链长为13时开始减小.计算结果和实验结果相吻合,表明该计算模型可有效运用于钌系染料的理论分析,并可为设计高性能染料提供参考.