三聚茚基光敏染料的合成及其光伏性能研究.pdf

1、太陽能是人類取之不盡，用之不竭的可再生能源。近年來對太陽能電池材料的研究已經(jīng)成為熱點。它具有方便大面積制備和生產(chǎn)成本低及設(shè)計簡便等優(yōu)點。此外以有機染料敏化分子做電池原料可以降低環(huán)境污染，還可以緩解資源的浪費。正是由于染料敏化太陽能電池采用了光電轉(zhuǎn)換的原理有效的利用了可再生資源-太陽能，因此具有很好的發(fā)展前景。
　　 本論文以1-茚酮為原料，經(jīng)過聚合反應(yīng)合成三聚茚，再經(jīng)過硝化，還原，重氮化，烏爾曼等反應(yīng)合成中間體單、雙茚胺。含茚基

2、胺再經(jīng)過Vilsmeier，Suzuki，Witting-Homer，Stille，Knoevenagel等反應(yīng)合成了兩大類共7種新型染料敏化劑(MXD1-7)。其中一類染料MXD1-4以單茚胺作為供電子基，氰基乙酸作為吸電基，分別以烯鍵，噻吩，聯(lián)噻吩及環(huán)氧噻吩作為共軛橋；另一類MXD5-7染料以雙茚胺作為供電子基，氰基乙酸作為吸電基，分別以噻吩，烯鍵噻吩及環(huán)氧噻吩作為共軛橋。通過紅外、核磁和質(zhì)譜對合成的各種新化合物進行結(jié)構(gòu)表征，并測定

3、它們的光譜學性質(zhì)和電化學性能。將7種染料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池(DSSCs)中，通過測試它們的的光電轉(zhuǎn)換性能，研究了構(gòu)效關(guān)系。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：這兩類化合物在可見光范圍內(nèi)尤其是400-550 nm內(nèi)吸收較強，此外它們還有較高的摩爾消光系數(shù)(40～75×103M-1cm-1)，這證明了該類化合物有良好的光捕獲能力，通過對這7種染料(MXD1-7)進行電化學性能的測試，證明了染料MXD1-7的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的氧化還原電位符合能量匹配

4、原則。
　　 將這7種染料(MXD1-7)應(yīng)用于DSSCs，對它們進行光電轉(zhuǎn)換性能的研究，發(fā)現(xiàn)這七種染料均具有較高的IPCE值以及在特定波長范圍內(nèi)較高的轉(zhuǎn)換效率。單茚胺類中以單茚胺作為供電子基，氰基乙酸作為吸電基，環(huán)氧噻吩作為共軛橋的MXD-4光電轉(zhuǎn)化效率最高，為6.09％。其中短路電流(Jsc)為11.5 mA cm-2，開路電壓(Voc)為772mV，填充因子(ff)為0.68。雙茚胺類中以雙茚胺作為供電子基，氰基乙酸作為吸