多酸基无机光敏剂在p-型染料敏化太阳能电池领域的应用
[Abstract]:In recent years, the energy crisis has become increasingly serious. As one of the most promising low-cost, easy-to-assemble and high-efficiency solar devices, dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted the attention of many scholars. p-type dye-sensitized solar cells (p-DSSCs) are an important branch of DSSCs and are sensitized by photocathodes. Photosensitizers are the key components of p-DSSCs. The high price of photosensitizers directly affects the practical application of p-DSSCs. Therefore, it is the key to commercialize p-DSSCs to develop low-cost p-type photosensitizers through the design and development of new materials to replace the expensive metals and organic molecules. Polyoxometalates are green and nontoxic inorganic materials synthesized by conventional or hydrothermal methods based on High-yield elements Mo and W. Some polyoxometalates, such as transition metal substituted polyoxometalates (TMSPs), have excellent photoelectric properties, such as excellent thermal stability, good redox stability, and in purple. In this paper, we studied Keggin-type, Dawson-type and organic carboxylic acid modified Linqvist-type polyacids as photosensitizers for p-DSSCs. The following work has been done: 1. Three Keggin-type TMSPs TBA8Na2 [SiW9O37{Co(H2O))3}].11H20 (SiW9CO3, (n-C4H9)4N+ abbreviation for TBA), TBA4 [(SiO4) W10MnIII 2O36H6]..1.5CH3CN 2H2O (SiW_ (10) Mn_2~III) and TBA3.5H 5 [(SiO4) W110MnIII/IVIVH 3 3 MnIII]. H 2O2036]. 10 H 2O3 H 2O 3 [(SiO4) MnIII / IVH 4 H 4 H 4 H 9) 4N + abbrebrebreviation for TBA), TBA4 [(SiW 4 (SiO 4(IV2) Successfully introduced as a pure inorganic photosensitizer for the first time In p-DSSC, Voc = 81 mV, Jsc = 1.60mA/cm2, FF = 0.30, FF = 0.30, PCE = 0.038%; Voc = 79 mV, Joc = 1.28 mA/cm2, FF = 0.29, PCE = 0.029%; Voc = 93mV, Joc = 1.28 mA/cmA/c2, FF = 0.29, PCE = 0.029%;SiW10MnIII/IV2, Voc = 93 mV, 93 mV = 93mV, 93 mA/c = 93 mA/c = 93 mV, Joc = 1.28mA/c = 0.28mA/c2, FF = 0.28mA/cmA/c2, FF = 0.2, FF = 0.34, PCE = 0.027%. The efficiency of all three is higher than that of C343 0.017%. This is low. Cost-effective polyoxometalates were first used as pure inorganic photosensitizers in p-DSSCs, opening up a new path for the design and development of photosensitizers in p-DSSCs, especially inorganic photosensitizers. In addition, they also extended the application range of polyoxometalates. 2. Two Dawson-type TMSPs photosensitizers, P_2W_ (17) Co and P_2W_ (17) Mn, were successfully introduced into p-DSSCs for the first time. The thermal stability, UV-Vis absorption spectra and the properties of both LUMOand HOMOenergy levels were measured and calculated.Voc = 101mV, Jsc = 1.285mA/cm2, FF = 0.313, PCE = 0.0406%;Voc = 84mV, Joc = 1.268mA/cm2, FF = 0.296, PCE = 0.0315%;Voc = 84 mV, Joc = 1.268mA/cm2, FF = 0.296, PCE = 0.0315%; (P u uu (17) Mnsensitized P (17) Co sensitized P (17) sensitized P (17) Co sensitized P (17) (17) Co-sensitized p-D with Mn Voc = 102 mV, Jsc = 1.49 mA / cm2, FF = 0.305, PCE = 0.0464%. This is the first time that transition metal-substituted Dawson-type polyoxometalates have been used as photosensitizers and co-sensitizers in the construction of low-cost p-DSSCs. It also finds a new and promising direction in the energy field for Dawson-type transition metal-substituted polyoxometalates. Dqvist-type polyacid TBA2 [Mo_6O_ (19)] and an organic carboxylic acid group modified indqvist-type polyacid TBA2 [MO6O18 - (N-C6H4-3-COOH)] were first used as a photosensitizer for p-DSSCs. Tests showed that the polyacid photosensitizer TBA2 [MO6O18 - [MO6O18 - (N-C 6H4-3-COOH)] sensitized p-DSSCVoc = 101mV, Joc = 0.648, Joc = 0.648 / cm2, FFA / cm2, FFA / cm2, FFA / cm2, FFA / cm2, FFA = 0.305, FF PCE = 0.0200.020, 0%; polyacid photosensitivity Compared with TBA2 [MO6019] sensitized p-DSSCs, the PCE of polyacid photosensitizer TBA2 [MO6018- (N-C6H4-3-COOH)] sensitized p-DSSCs was 311.5%, 32.9%, 32.9%, 32.9%, 32.9%, 32.9%, 32.9%, JFF143.3.3%, 143.3.9%, 26.9%, 26.6% and 26.6% higher than that of TBA2 [MO6019]sensitized p-DSSC.In the meantime, it is necessary to study the relationship between the two. It may promote the injection of holes between poly-acid photosensitizer and NiO, and the enhancement of the light capture ability of the modified poly-acid photosensitizer can also improve the efficiency of the battery.
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:2232704
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