基于三苯胺的新型有機p型光敏染料分子的設計、合成及其在NiO太陽能電池中的應用.pdf

1、染料敏化太陽能電池（DSSCs）作為新型太陽能電池的重要研究方向之一，由于成本低廉，制作工藝簡單，熱穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點被認為是傳統硅基太陽能電池的理想替代者，具有廣闊的市場應用前景。目前，科學家們對n型DSSCs的研究相對成熟，單一的n型DSSCs光電轉化效率已達13％，但仍低于其30%的理論效率。pn疊層DSSCs在理論上能夠突破n型DSSCs的轉換效率極限，其高達43%的理論值為提升電池的效率提供了更大的空間。然而目前pn疊層電池的

2、最佳效率只有2.42%，制約因素是p型DSSCs的光伏性能較差，大多數p型DSSCs的光電轉換效率遠低于1%。所以很有必要加強對p型DSSCs的相關研究。本論文主要介紹染料敏化太陽能電池中 p型染料分子的設計合成及其結構與電池光伏性能的關系，具體研究內容如下：
　?。?）設計并合成了三個基于三苯胺的“D-A-A”型的p型染料分子，在給體和受體單元之間首次引入吸電子單元2,1,3-苯并噻二唑（BT），當以丙二腈、氰基乙酸酯和巴比妥酸

3、作受體時分別對應化合物 W1、W2和 W3。我們研究了三個染料分子的吸收光譜和電化學性能，系統的測試了其器件的IPCE曲線，J-V曲線和電化學阻抗，并討論染料分子的結構對光伏性能的影響。實驗結果表明，末端以氰基乙酸正辛酯作受體的W2表現出最優(yōu)的光電性能，其短路電流為4.16 mA/cm2，開路電壓為0.121V，光電轉換效率為0.166%。
　?。?）設計合成了三個基于三苯胺的p型近紅外染料分子，當以強吸電子基團吡咯并吡咯二酮（D

4、PP），異靛（ID）及 DPP衍生物作受體時分別對應化合物1，2和3。我們對三個染料分子的吸收光譜，電化學性能及器件的光伏性能進行了測試，探討了分子的結構對器件光伏性能的影響。在三個 p型染料分子中，我們發(fā)現含有DPP單元的染料分子1和3比含ID單元的2有更寬的吸收范圍和更高的摩爾吸光系數。其中1的光電轉換效率最高，達到0.085%，其短路電流為2.25 mA/cm2，開路電壓為0.117 V。
　?。?）為了提高p型染料敏化太陽

5、能電池對近紅外波段太陽光的利用，我們設計合成了四個基于三苯胺的“D-A-A”型的近紅外染料分子，并對四個分子的紫外吸收，電化學和J-V曲線分別進行了測試。結果顯示，四個染料分子都具有較寬的吸收和較高的摩爾吸收系數。但由于這些染料具有較大的分子結構和偏高的HOMO能級，影響到了分子的溶解性和器件的開路電壓，導致電池的光電效率整體偏低。其中末端連接苯環(huán)和二氰基乙烯基的L1表現出相對匹配的分子能級，其光電轉換效率也最高，為0.050%，對應的