稠环芳烃类材料在太阳电池中的研究和应用

发布时间：2017-06-12 23:01

  本文关键词：稠环芳烃类材料在太阳电池中的研究和应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连续的研究提出一个增强染料敏化太阳电池(DSCs)效率的途径:稠环芳烃作为光敏剂的中心核。通过对稠环芳烃类(PAHs)有机染料分子的理性设计、高效合成,制备了一系列新的稠环芳烃核心和基于此的有机染料,实现了无金属有机染料敏化太阳电池器件性能的进一步提升。(1)在菲并咔唑(PC)类敏化太阳电池中,研究了辅助电子给体对光吸收和电荷复合的影响。以菲并咔唑为前体合成了三种染料HW-1、HW-2、HW-3。与PC作为电子给体相比,添加2-己基癸基修饰的芴、咔唑的辅助电子给体会导致不稳定的HOMO能级、吸收峰红移,以及增大的摩尔吸光系数。芴、咔唑封端的也可以减缓二氧化钛与钴(III)和氧化态的染料分子的电荷复合,电压升高的同时光电转换效率也增加了。(2)富电子的噻吩基团引入到给体单元中,通过分子内烷基化实现噻吩的并环反应从而构建了以刚性电子给体噻吩并?并咔唑(TCC)为电子给体的新型有机染料分子C282、C283、C284、C285,结合BTBA和EBTBA受体和侧边修饰基团来调节分子的能级和立体结构。器件表征数据及相关物理和电子测试表明:通过能级与立体结构的理性调控,C284分子展现出优越的器件性能,其积分电流值高达20.17 mA·cm 2,867 mV的开路电压以及0.746的填充因子使其光电转换效率达到13%。
【关键词】：稠环芳烃 太阳电池 染料 菲并咔唑 噻吩并?并咔唑
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;O625.15
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 染料敏化太阳电池10-15
• 1.2.1 染料敏化太阳电池的工作原理11-14
• 1.2.2 染料敏化太阳电池的研究进展14-15
• 1.3 光敏染料在太阳电池中的应用15-24
• 1.3.1 金属配合物染料15-17
• 1.3.2 全有机染料17-24
• 1.4 论文的选题依据和主要研究内容24-26
• 1.4.1 选题依据24-25
• 1.4.2 主要研究内容25-26
• 第二章 实验方法26-33
• 2.1 器件的制备26-27
• 2.1.1 实验材料26
• 2.1.2 器件的组装26-27
• 2.2 研究手段27-29
• 2.2.1 化合物分子结构的鉴定27
• 2.2.2 电化学测试27-28
• 2.2.3 稳态紫外可见吸收光谱28
• 2.2.4 光电流活动谱28
• 2.2.5 J-V特性曲线测试28-29
• 2.2.6 瞬态光电压光电流衰减实验29
• 2.3 染料的合成方法29-33
• 2.3.1 Suzuki反应29-30
• 2.3.2 Sonogashira反应30-31
• 2.3.3 Stille反应31-33
• 第三章 菲并咔唑类光敏染料的合成与性能研究33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 实验部分34-41
• 3.2.1 染料及中间体的合成路线34-35
• 3.2.2 实验步骤35-41
• 3.3 结果与讨论41-45
• 3.3.1 染料能级的理论预测及实验测试结果41-43
• 3.3.2 染料分子的光伏性能43-45
• 第四章 ?并咔唑类光敏染料的合成与性能研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-52
• 4.2.1 染料及中间体的合成路线45-47
• 4.2.2 实验步骤47-52
• 4.3 结果与讨论52-57
• 4.3.1 染料能级的理论预测及实验测试结果52-55
• 4.3.2 染料分子的光伏性能55-57
• 第五章 结论57-58
• 参考文献58-64
• 附录64-79
• 攻读硕士学位期间完成和参与的学术论文与申请专利79-80
• 致谢80

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本文编号：445094