D-D-π-A結(jié)構(gòu)光敏染料的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSCs)由于具備易于制作、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、污染小、效率高等優(yōu)點，自問世以來，受到了人們的廣泛關(guān)注。光敏劑作為DSSCs的核心組成部分，肩負(fù)著吸收光能，并且將光能轉(zhuǎn)換成電能的重要任務(wù)。因此，新型光敏染料的開發(fā)一直是該領(lǐng)域的研究熱點。近幾年來，D-π-A結(jié)構(gòu)純有機(jī)光敏染料已被廣泛報道，而對D-D-π-A結(jié)構(gòu)光敏染料的研究卻不系統(tǒng)，尤其是以噻吩的2-位和5-位分別帶有兩個給電子基團(tuán)的光敏染料尚未見報道。
　　本

2、文設(shè)計合成了四種光敏染料S-TPA、B-TPA、LS-TPA和LB-TPA。這些染料具有如下結(jié)構(gòu)特征:以連接烷基鏈和不連接烷基鏈的單三苯胺單元或者雙三苯胺單元作為電子給體，以噻吩的2-位和3-位之間的C=C雙鍵作為傳遞電子的π橋，以氰基丙烯酸作為電子受體。
　　對光敏染料S-TPA、B-TPA、LS-TPA和LB-TPA進(jìn)行了合成和結(jié)構(gòu)表征，并且對它們的光物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，這四種光敏染料在紫外可見光區(qū)有

3、較好的吸收范圍，它們的HOMO能級和LUMO能級都符合DSSCs的應(yīng)用要求。其中，光敏染料S-TPA和LS-TPA所敏化DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率分別為2.83％(Jsc=8.96 mA·cm-2，Voc=0.59 V, ff=0.54)和3.77％(Jsc=9.78 mA·cm-2, Voc=0.56 V,ff=0.69);光敏染料B-TPA和LB-TPA所敏化的DSSCs具有6.06％(Jsc=14.21 mA·cm-2，Voc=0.

4、62 V，ff=0.69)和3.06％（Jsc=8.06 mA· cm-2，Voc=0.56 V，ff=0.67）的光電轉(zhuǎn)換效率。結(jié)果表明基于這種特殊π橋形式所構(gòu)建的D-D-π-A結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在光電分子的設(shè)計上，因為帶有兩個電子給體基團(tuán)的光敏染料的分子帶隙降低，增大了它所敏化DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率;而沒有烷基鏈的D-D-π-A結(jié)構(gòu)光敏染料所敏化的DSSCs具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，因為光敏染料分子基團(tuán)的大小影響它在TiO2表面的有效吸附