多三苯胺染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：自1991年在染料敏化太阳能电池(DSSCs)的突破性进展取得之后,其作为科研议题广受各国科学家的追捧,而在这类太阳能电池中,纯有机染料敏化剂所制作的太阳能电池由于其相对简易的合成步骤、可广泛取材的原料而被不断地研究并且优化。本文主要是针对于染料敏化太阳能电池中三苯胺染料这一领域、以目前较为通用的D-π-A分子构型设计分子结构,引入多组三苯胺类基团,设计了一个系列的多种不同的染料分子,希望通过引入多组三苯胺供体以提高器件的转化效率。 本文第一章节,首先对染料电池的结构、工作原理机制作相应简单的阐述,之后对目前全球科学家在染料电池中的研究新进展做了一些综述,希望通过论述展现出目前染料电池中的热点议题以及主要的研究思路和方法。 本文第二章节,主要是设计并合成了一系列三种由三组三苯胺片段所组成的新型染料敏化分子TB、TS、TF。通过现有的手段将这些染料制作成为电池器件,并且测试了其相关的各种性能参数。通过实验发现通过改变分子桥链的方式、同时连接上多三苯胺供体基团可以有效的改变分子能级、以及吸收光谱从而达到优化电池性能的目的。最终合成染料分子TF其转化效率η=4.52%,在440nm处达到其最大IPCE转换效率61%,同时在350～520区间范围内大于50%。 本文第三章节,主要合成了染料分子DPBC,该分子具有两组三苯胺片段,两组氰基乙酸片段,通过其与参比分子R1的对比测试实验发现：由于三苯胺分子片段的非平面性被认为能够有效降低染料在TiO2膜上的堆积聚集,但当在同一分子上引入两个以上的三苯胺片段时,由于这类结构具有较大的体积,反而可能造成分子内电子的阻碍从而降低器件的性能。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 三苯胺 纯有机染料敏化剂 四苯乙烯
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 前言9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 太阳能电池结构概述10-11
• 1.3 太阳能电池的工作原理11-12
• 1.4 染料敏化太阳能电池测试时标准光源的定义12
• 1.5 染料敏化剂12-25
• 1.5.1 金属配合物染料13-14
• 1.5.2 纯有机染料敏化剂14-25
• 第2章 多三苯胺染料敏化剂的合成与太阳能电池性能25-46
• 2.1 引言25-26
• 2.2 目标化合物的设计与合成路线26-32
• 2.2.1 测试仪器及试剂26-27
• 2.2.2 实验合成步骤27-32
• 2.3 化合物合成步骤讨论32-37
• 2.4 太阳能染料电池器件的制作37-38
• 2.5 多三苯胺结构染料性能测试38-39
• 2.6 多三苯胺结构染料的循环伏安测试39-41
• 2.7 分子内部的理论计算41
• 2.8 多三苯胺染料结构的光电性能测试41-45
• 2.9 本章小结45-46
• 第3章 双三苯胺给体双氰基乙酸染料敏化剂的合成与性能测试46-58
• 3.1 引言46-47
• 3.2 目标化合物的设计与合成路线47-49
• 3.2.1 合成路线47
• 3.2.2 测试仪器及试剂47
• 3.2.3 合成步骤47-49
• 3.3 结果与讨论49-57
• 3.3.1 化合物DPBC的合成讨论与结构表征49-51
• 3.3.2 化合物DPBC与参比物的吸收光谱对比51-53
• 3.3.3 化合物DPBC与参比化合物光电性质的对比53-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 结论58-59
• 参考文献59-65
• 附录65-66
• 致谢66

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