基于三苯胺衍生物的有机光电材料的合成及性能研究

发布时间：2018-06-27 21:48

本文选题：有机染料敏化太阳能电池 + 三芳胺衍生物　；参考：《湘潭大学》2017年硕士论文

【摘要】：众所周知,传统能源储量不是无限可再生的,随着人类大规模的生产和过度的使用,在不久以后其不再能满足人类的需要,为了持续人类社会不断发展,科研工作者刻不容缓地寻找和开发可替代的新能源。其中,太阳能因其来源广、可再生、天然无污染等特点得到了社会各界强烈的反响。而有机太阳能电池(OSCs)作为重要的新能源已成为研究的热点,但要想实现商业化道路依然还有诸多困难需要得到解决,特别是在光电转换效率方面还没办法达到产业化的最低要求,这使得其成为争相研究的范畴之一。在此背景下,我们合成出一系列用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的基于三芳胺衍生物的光敏剂,并用核磁共振和质谱对所有的合成产物结构进行了确认,并通过紫外光谱、荧光光谱、循环伏安以及器件制备这些测试对它们的光物理、电化学和光伏性能进行了研究。其主要研究内容陈述如下:1、具有3D结构的三芳胺衍生物(IDTTPA)具有良好的立体结构和富电子性,我们将该基团应用到染料敏化剂中作为电子给体部分,分别引入噻吩或者第二受体吡咯并吡咯二酮(DPP),再以苯环作为π桥,羧酸作为锚定基团(受体)分别合成了D-π-A和D-A1-π-A2型两种结构的染料敏化剂LD1和LD2,并将其引用到染料敏化太阳能电池器件中,研究了第二受体DPP的引入对染料性能的影响。结果发现,第二受体DPP的引入可以有效提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率,其由LD1的4.23%提高到LD2的5.19%,这种光电转换率的提高是由于DPP的引入,获得了较宽的吸收光谱从而获得较高的短路电流所致,这表明在设计染料敏化剂的结构时,引入第二受体单元是获得更高效率的有效途径。2、从LD1及LD2染料的探索上得到启发,我们采用更能有效地抑制电荷重组来延长电子寿命、提高电池开路电压,进而获得高效性能的双N,N-二对甲苯基苯胺作为新的给体单元来替代IDTTPA,设计并合成了两个D-π-A1-π-A2型的有机染料分子XD1和XD2,将其应用到DSSCs器件中,并对它们的光物理、电化学和光伏性能进行了全面地探究。结果发现,与带有附加受体5,6-二氟苯并[c][1,2,5]噻二唑(DFBT)的染料XD1相比,带有附加受体DPP的XD2在NIR区展现了更宽的光谱响应并且摩尔消光系数也更高,这些使它获得了更高的短路电流,最终使得XD2的DSSC器件获得了6.14%的光电转换效率,高于XD1的5.81%。
[Abstract]:A series of photosensitizers for dye - sensitized solar cells ( DSSCs ) have been synthesized .
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O626;TM914.4

【参考文献】