新型芳胺类光敏染料的理论与实验研究
[Abstract]:With the depletion of non-renewable energy such as coal, oil, natural gas and so on, people begin to realize the importance of renewable energy development. In renewable energy, solar energy has gradually become the focus of attention because of its remarkable advantages, such as safety, sanitation, cleanliness, sufficient resources and wide application. The Swiss federal high-tech Gr?tzel research team has invented a new type of solar cell-dye-sensitized solar cell (Dye-Sensitized Solar Cells,DSSCs). This kind of cell has overcome the shortcomings of traditional solar cell, such as complex fabrication process, high cost and so on. The photoelectric conversion efficiency of up to 13% is obtained. In DSSCs, the photoexcitation of Guang Min dye, the injection of electrons from dye to titanium dioxide (TiO2) conduction band and the reduction of oxidized Guang Min dye occur on the dye / TiO2 photoanode interface. Therefore, it is of great significance to study this interface to improve the photoelectric performance of DSSCs. Based on this, the following two aspects have been studied in this paper: first, to explore the new type of Guang Min dye with high efficiency, and second, to study the effect of solvent effect on the interface of dye / TiO2 photoanode. Guang Min dye is an important part of dye / TiO2 photoanode, which plays an important role in trapping photons to produce excited electrons. In order to find high performance Guang Min dye efficiently and quickly, three kinds of arylamine Guang Min dyes, such as tetrathiafulvalene (TTF), phenothiazide and imidazole, were selected theoretically by density functional theory (DFT). The results show that TTF can be used as a good electron donor for photoperiod sensitive dye, and its introduction can greatly increase the light capture ability of photosensitive dye. By modifying the conjugated bridge of phenothiazin photosensitive dye, the optical absorption range of this kind of Guang Min dye can be broadened and the photoelectric conversion efficiency can be improved. The imidazole molecules designed are suitable for Guang Min dye, and have the characteristics of simple structure and easy preparation, which is beneficial to the development of follow-up work, so the research in the following chapter is based on this kind of Guang Min dye. 2. The imidazole target Guang Min dye selected by theory was prepared and assembled into DSSCs for study. The photophysical and electrochemical properties of four kinds of CD dyes and the photoelectric properties of the corresponding DSSCs were discussed by means of theoretical and experimental research, and the performance differences of this kind of Guang Min dyes were explained microscopically at the atomic level. The photoelectric conversion efficiency of battery devices based on CD-4,CD-5 is 1.89% and 0.61%, respectively. Furthermore, the CD-7,CD-8 prepared by introducing triphenylamine group into CD-4,CD-5 structure has more efficient photoelectric performance, and the photoelectric conversion efficiency of the battery is 4.11% and 1.51%, respectively. The results show that the improvement of the photoelectric properties of the dye is due to the enhancement of the light capture ability and steric hindrance of the photosensitive dye by the introduction of triphenylamine group. 3. Based on the prepared imidazole Guang Min dye CD-6, THF,DMF was selected as solvent to study the effect of solvent effect on the interface of dye / TiO2 photoanode and the photoelectric properties of DSSCs. The photoelectric conversion efficiency of the battery prepared with THF,DMF as sensitized solvent was 1.53% and 0.83%, respectively. The experimental results show that the absorption range of CD-6 sensitized TiO2 thin films is wider and the adsorption density of dye molecules is higher in THF. Finally, better optoelectronic properties are obtained. The effect of THF,DMF on the adsorption morphology of CD-6 on TiO2 surface was simulated by DFT theory, and the performance difference of the battery was explained at the atomic level.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:2488433
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