侧链近红外有机光敏染料用于染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSC)以其较高的光电转换效率和较低的成本成为近年来的研究热点。在染料敏化太阳能电池体系中,光敏染料吸收太阳光并将电子注入到二氧化钛导带中,是DSC的重要组成部分,对染料敏化太阳能电池获得高光电转换效率和长寿命起着决定性因素之。 在设计合成光敏染料时,Donor-πSpacer-Acceptor (D-π-A)体系有机染料由于具有高的摩尔消光系数、易于设计、优化和合成等优点引起了众多研究者的兴趣,然而目前所报导的D-π-A有机光敏染料,在两个方面存在着挑战性：一是难以设计吸收光谱达到近红外区域的光敏染料；二是难以设计出吸附基团与电子受体相分离的染料。 本论文设计合成了6个新型带侧链的近红外有机光敏染料。该类染料以不同取代基的四氢喹啉为电子供体,带柔性侧链羧酸为吸附基团,含多个氰基的强吸电子基为电子受体,以不同π桥基相连。相比传统的D-π-A有机染料(用氰基丙烯酸基作为电子接受体和吸附基团),这些染料的吸附基团与电子受体分离,这样更易于通过调整分子结构来调节光敏染料的轨道能级和光谱吸收。研究了光敏染料的光电性能,并将其应用于染料敏化太阳能电池,系统地考察了染料结构与电池性能之间的关系。 在染料的供电子基部份引入柔性的长碳链一方面减少染料分子在二氧化钛表面的聚集,另一方面抑制电子从Ti02导带向电解质中的氧化还原电位回传,从而抑制暗电流的产生,提高电池的开路电压。染料的π桥基中引入3,4-乙烯基二氧噻吩(EDOT)、噻吩基或3-己基噻吩基结构单元增大了染料的共轭体系,使其吸收光谱发生红移,吸收光谱拓宽到1000 nm左右。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 光敏染料 近红外染料 D-π-A 侧链
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 前言9
• 1.2 可再生能源9-10
• 1.3 太阳能概述10-12
• 1.3.1 中国太阳能资源11-12
• 1.4 太阳能电池发展及分类12-13
• 2 染料敏化太阳能电池(DSC)13-33
• 2.1 引言13
• 2.2 染料敏化太阳能电池的结构13-14
• 2.3 光阳极14-15
• 2.4 电解质15-16
• 2.5 对电极16
• 2.6 光敏染料16-28
• 2.6.1 金属配合物光敏染料16-21
• 2.6.2 纯有机光敏染料21-28
• 2.7 染料敏化太阳能电池的工作原理28-30
• 2.8 衡量太阳能电池性能的主要指标30-32
• 2.8.1 短路电流密度(Short-Circuit Current Density,J_(sc))30
• 2.8.2 路电压(Open-Circuit Voltage,V_(oc))30
• 2.8.3 单色光光电转换效率(IPCE)30-31
• 2.8.4 总的光电转换效率(η)31
• 2.8.5 光电流密度-光电压曲线(J-V)31-32
• 2.9 选题依据32-33
• 3 实验33-50
• 3.1 试剂与仪器33-35
• 3.1.1 实验药品33-35
• 3.1.2 实验仪器35
• 3.2 试剂的处理35-36
• 3.2.1 分子筛的干燥活化35
• 3.2.2 甲苯纯化35
• 3.2.3 四氢呋喃(THF)纯化35-36
• 3.3 新型带侧链四氢喹啉染料的设计、合成及表征36-49
• 3.3.1 分子结构的设计36-38
• 3.3.2 合成方法与结构表征38-49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 电池的组装、测试与光敏染料性质的测试方法50-54
• 4.1 引言50
• 4.2 电池的组装及测试方法50-53
• 4.2.1 试剂、材料及仪器50-51
• 4.2.2 染料敏化太阳能电池的组装51-53
• 4.3 光敏染料的光物理、电化学性质测试方法53
• 4.3.1 荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱的测试方法53
• 4.3.2 电化学性能的测试方法53
• 4.3.3 电化学阻抗测试方法53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 光敏染料的光物理、电化学性质及光伏性能54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 染料的紫外可见吸收光谱54-58
• 5.3 电化学性质58
• 5.4 密度泛函理论计算58-60
• 5.5 太阳能电池的光电转换性能60-64
• 5.6 电化学阻抗谱64-65
• 5.7 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

英开发出低成本塑料太阳能电池    

美国13岁少年发明树状太阳能电池    

纸上太阳能电池    常丽君;

科学家研发纸质太阳能电池制造技术    

新技术将太阳能电池光电效率提高80%    

太阳能的开发    吴明;

M13病毒可将太阳能电池效率提高三成    

产品资讯    

日本研制出新型太阳能轿车    

德研发光子高密度集中法以提高太阳能电池效率    徐美君;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

新染料可改进太阳能电池效率    刘霞

全球效率最高太阳能电池设计成功    

国内最大太阳能电池封装玻璃生产线建成投产    记者 张鹏

太阳能电池家族又添新丁    本报记者 聂翠蓉

首条太阳能电池片生产线投产    记者 王晴　通讯员 德胜 军华 巍伟

美国推出太阳能电池新型切割电锯    王智勇

全球太阳能电池市场今年将萎缩三成以上    中轻

夏普将在意大利生产太阳能电池    黄仪佳

新光导技术使太阳能电池更廉价    本报记者 王晓苏

德混合太阳能电池技术获突破    李山

带有侧链镶嵌基团的有机近红外光敏染料用于染料敏化太阳能电池的研究    郝艳

铼、钌联吡啶光敏染料的研究    孙世国

芳胺染料在溴（碘）基染料敏化太阳能电池中的应用    滕超

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

芳胺类纯有机染料的设计合成及应用研究    胡春田

应用于染料敏化太阳能电池芳胺类染料的设计与合成    杨翠翠

新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    高俊雄

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐