以提升染料敏化太阳能电池光电转换效率为导向的染料分子优化设计研究

发布时间：2021-07-21 03:27

　　染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cell,DSSC）是新时期可高效捕获太阳能的光敏器件,由于其较高的光电转换效率、良好的热稳定性、低廉的制作成本及简单的制备方案在大范围的商业化生产中显现出巨大优势,从而被广泛应用于航天、军事、通讯等领域。DSSC由透明的导电光学玻璃、半导体阳极、染料敏化剂、电解质和对电极五部分组成。而其中的染料敏化剂能有效的捕获太阳光、收集光子、分离激子、产生注入到半导体中的电子,该过程对DSSC装置的光电转换效率起着至关重要的作用。因此,对高性能染料敏化剂的设计及改良方案的探究是提升DSSC光电转换效率的关键所在。本论文基于密度泛函理论,对如何构建高性能金属钌染料和一系列有机染料的方案进行了深入的理论研究,结合相关工作结果给出了具体的构建方案。其中,除了探究染料敏化剂的单体特性,还借助对态密度、电荷密度差分及电子注入时间尺度的分析,深入探究染料与半导体复合体系界面间的相互作用,全面分析了染料敏化剂的应用潜能。希望以此为今后DSSC的发展提供强而有力的理论支撑。本论文的第一章为前言,概述了太阳能电池及其第三代主要代表染料敏化太阳能电池的发... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【图文】：

染料敏化太阳能电池的组成结构及相应工作机理示意

满足 DSSC 的最基本需要，具有潜在的应用价值，可以继续探究其他性质来衡量该染料的性能。图2.2 染料敏化剂前线分子轨道合理的能级分布情况。其次，基于 TD-DFT 计算的结果，我们可以很容易的得到电子跃迁的主要来源轨道。为了证明染料敏化剂的电子结构分布特征，我们根据列出的跃迁轨道进行分析。我们预期的有效的电荷分离态是占据轨道的贡献应最好来源于电子给体部分，而未占据轨道的贡献应最好来源于电子受体部分，这样就可以呈现出明显的 D-π-A 特征。这种分布特点将有利于染料的分子内电荷转移。在图 2.3 中，我们给出了列举的两个例子，这样，我们就可以很清晰的看出哪种分布方式是有利的。图 2.3 轨道分布是否有利的分布特点。

图2.2 染料敏化剂前线分子轨道合理的能级分布情况。，基于 TD-DFT 计算的结果，我们可以很容易的得到电子跃迁的。为了证明染料敏化剂的电子结构分布特征，我们根据列出的跃迁。我们预期的有效的电荷分离态是占据轨道的贡献应最好来源于电未占据轨道的贡献应最好来源于电子受体部分，这样就可以呈现A 特征。这种分布特点将有利于染料的分子内电荷转移。在图 2了列举的两个例子，这样，我们就可以很清晰的看出哪种分布方式

【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电池的温度特性研究[J]. 吴国盛,闻腾,王振文,刘淑平.  通信电源技术. 2013(01)



本文编号：3294210