二氢吲哚类染料用于染料敏化太阳能电池光敏剂的比较

【摘要】：采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对四种二氢吲哚染料进行研究,从中筛选出相对优秀的染料敏化太阳能电池光敏剂.对前线分子轨道的计算表明,二氢吲哚染料的前线分子轨道结构非常有利于染料激发态向TiO2电极的电子注入.对真空中的紫外和可见光吸收光谱的计算表明,二氢吲哚染料的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配较好.对染料分子的能级计算表明,二氢吲哚染料的能级结构比较适合于I-/I-3作电解液的TiO2纳米晶太阳能电池的光敏剂.二氢吲哚染料最低未占据分子轨道(LUMO)能级均比TiO2晶体导带边能级高,能够保证激发态染料分子高效地向TiO2电极转移电子.二氢吲哚染料最高占据分子轨道(HOMO)的能级比I-/I3-能级低,保证了失去电子的染料分子能够顺利地从电解液中得到电子.与实验数据比较,得出在提高染料敏化太阳能电池转换效率方面,对染料的关键要求是LUMO能级的位置.染料分子的稳定性是染料敏化太阳能电池使用寿命的关键因素.通过对化学键键长的比较表明,二氢吲哚染料的分子稳定性基本相同.对计算结果的分析表明,二氢吲哚染料1(ID1)的LUMO能级最高,分子稳定性最好,在酒精溶液中的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配很好,在同类染料中是较好的染料敏化太阳能电池光敏剂. 【作者单位】： 大连理工大学物理与光电工程学院近场光学与纳米技术研究所;
【关键词】： 密度泛函理论 染料敏化太阳能电池 二氢吲哚染料 稳定性
【分类号】：TM914.4
【正文快照】： 自从Gr覿tzel等[1-3]报道使用钌配合物光敏剂的高转换效率太阳能光电池以来,染料敏化太阳能电池(DSSC)由于其价格低廉和高的转换效率,一直具有相当大的吸引力.染料是DSSC对太阳能的利用效率的关键因素.钌染料,吸附在二氧化钛纳米晶表面来敏化太阳能电池,展示了高的性能和稳定

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