D-π-A型绕丹宁染料的分子工程及其性能研究

发布时间：2020-06-27 10:09

【摘要】：随着染料敏化太阳能电池(DSSCs)光电转换效率取得突破性的提高,敏化剂(特别是有机敏化剂)在过去的二十几年中因其自身不含有稀有金属结构,易于合成和优化的优点而获得了越来越多的关注,并且因其分子结构的可调控性而得到了广泛研究。本文设计合成了四种新型的绕丹宁染料,作为染料敏化剂制备成染料敏化太阳能电池,并对其性能进行了研究。第1章简述了染料敏化剂的分类和特点,阐述了近年来以氰基乙酸和以绕丹宁酸为受体的染料敏化剂的研究进展,最后引出本论文的设计思路和研究内容。第2章以咔唑吲哚啉基团为电子供体,苯基或者噻吩基为π桥,以氰基乙酸,绕丹宁-3-乙酸和修饰过的绕丹宁酸为电子受体,设计合成了四种新型的染料敏化剂CS-23,CS-24,CS-25和CS-26,并用核磁共振波谱和液相色谱-质谱联用仪确定了化合物的结构。第3章对四种新型染料敏化剂进行了光物理和电化学性能研究,并使用Gaussian 09程序对四种染料的基态和第一激发态的各项性质进行量化计算。通过对该系列染料制成的电池器件的光伏性能进行详细研究,发现使用共轭的氰基乙酸取代不共轭的羧基,会使染料光捕获能力增强,电子的注入过程也更加平滑。同时,在绕丹宁片段上引入长烷基链,可以防止染料在TiO_2表面的π聚集,抑制电子复合,使光电压明显增强。因此,在不加入任何共吸附剂的情况下,我们合成的染料CS-22表现出优异的光伏性能,PCE=8.48%,J_(SC)=17.49 mA cm~(-2),V_(OC)=713 mV,ff=0.681。在经过约1000 h老化测试后其PCE仅下降5%,由此可知染料同时还具有高稳定性。第4章结论。
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ610.1;TM914.4
【图文】：

化合物2的1HNMR（CDCl3）

化合物4的1HNMR（CDCl3）

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本文编号：2731689