环状脲/硫脲功能化三苯胺类有机光敏染料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

发布时间：2022-12-22 18:25

　　由于人类社会对能源需求的快速增加以及石化燃料的消耗所带来的环境问题,可再生能源的开发受到了越来越多的重视。太阳能电池技术具有巨大的应用前景,其中,染料敏化太阳能电池（DSSCs）因成本低、制作工艺简单,引起了广泛关注。作为DSSCs的关键组件,光敏染料担负着捕获光子和向TiO2导带注入电子等重要作用,因此,光敏染料的性能直接影响着DSSCs的光电转换效率,是DSSCs’性能优化的首要任务。与金属-络合物光敏染料相比,纯有机光敏染料易于纯化、原材料资源丰富。但这类光敏染料容易团聚堆积,并且吸收谱带窄,从而光电转换效率通常并不高。 为了拓宽纯有机光敏染料的吸收光谱范围和抑制染料分子间团聚,本论文设计将环状脲/硫脲功能团引入到三苯胺电子供体,合成了双环状脲功能化三苯胺类、双环状硫脲功能化三苯胺类和单环状脲（硫脲）功能化三苯胺类共三个系列光敏染料,并对这些光敏染料的光物理、电化学、前线分子轨道分布和光伏性能进行了研究,建立了染料分子结构（环状脲/硫脲功能团、取代烷基链长度、共轭桥链以及受体）与光伏性能（单色光量子转换效率、短路电流密度、开路电压、填充因子以及光电转换效率）的关系。此外,... 

【文章页数】：183 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
论文中目标染料分子结构与代号
第1章 绪论
    1.1 可再生能源与太阳能电池
        1.1.1 可再生能源
        1.1.2 太阳能电池
    1.2 染料敏化太阳能电池(DSSCs)
        1.2.1 DSSCs组成部分
        1.2.2 DSSCs工作原理
        1.2.3 DSSCs的几个重要参数
    1.3 纯有机光敏染料以及共敏研究进展
        1.3.1 纯有机光敏染料研究进展
        1.3.2 共敏研究进展
    1.4 论文选题背景、主要研究内容与创新性
        1.4.1 论文选题背景
        1.4.2 论文主要研究内容
        1.4.3 论文的创新性
第2章 双环状脲功能化三苯胺类光敏染料
    2.1 引言
    2.2 合成
        2.2.1 双环状脲功能化三苯胺类光敏染料UC6D1、UC6D2和UC6D3
        2.2.2 参比染料 TC105 和 1P-PSS
    2.3 双环状脲功能化三苯胺类光敏染料的光物理、电化学以及光伏性能
        2.3.1 UV-Vis吸收光谱
        2.3.2 电化学性质
        2.3.3 密度泛函理论计算(DFT)
        2.3.4 光伏性能
        2.3.5 电化学阻抗谱研究
    2.4 小结
第3章 双环状硫脲功能化三苯胺类光敏染料
    3.1 引言
    3.2 合成
        3.2.1 双环状硫脲功能化三苯胺类光敏染料TC6D1、TC6D2和TC6D3
        3.2.2 短桥链双环状硫脲功能化三苯胺类光敏染料TC6D0
        3.2.3 丙基取代双环状硫脲功能化三苯胺类光敏染料 TC3D0 和 TC3D1
        3.2.4 参比染料L0合成及结构表征
    3.3 双环状硫脲功能化三苯胺类光敏染料的光物理、电化学以及光伏性能
        3.3.1 UV-Vis吸收光谱
        3.3.2 电化学性质
        3.3.3 密度泛函理论计算(DFT)
        3.3.4 光伏性能
        3.3.5 电化学阻抗谱研究
        3.3.6 DSSCs稳定性研究
    3.4 小结
第4章 单环状脲(硫脲)功能化三苯胺类光敏染料
    4.1 引言
    4.2 单环状脲(硫脲)功能化三苯胺类光敏染料TUC6D1、TUC6D2和TUC6D3合成
    4.3 单环状脲(硫脲)功能化三苯胺类光敏染料的光物理、电化学以及光伏性能
        4.3.1 UV-Vis吸收光谱
        4.3.2 电化学性质
        4.3.3 密度泛函理论计算(DFT)
        4.3.4 光伏性能
        4.3.5 电化学阻抗谱研究
    4.4 小结
第5章 染料结构与其光伏性能关系探讨
    5.1 引言
    5.2 染料结构与其光伏性能关系
        5.2.1 环状脲/硫脲功能团对光伏性能的影响
        5.2.2 取代烷基链长度对光伏性能的影响
        5.2.3 共轭桥链长度及类型对光伏性能的影响
        5.2.4 受体对光伏性能的影响
    5.3 小结
第6章 双环状硫脲功能化染料TC6D2与N719共敏研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 光物理性能研究
        6.3.2 光伏性能研究
        6.3.3 电化学阻抗谱研究
        6.3.4 DSSCs稳定性研究
    6.4 小结
结论与展望
参考文献
附表
附图
致谢
攻读学位期间科研成果



本文编号：3723804