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《基于三苯胺的新型有機染料的設(shè)計、合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、中山大學碩士學位論文基于三苯胺的新型有機染料的設(shè)計、合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用姓名：周世鳴申請學位級別：碩士專業(yè)：物理化學指導教師：蘇成勇20100610摘要論文題目：專業(yè)：碩士生：指導教師：基于三苯胺的新型有機染料的設(shè)計、合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用物理化學周世鳴蘇成勇教授染料敏化太陽能電池(DSSCs)是利用染料分子吸收太陽光來把太陽能轉(zhuǎn)化成電能的一種新型太陽能電池，具有成本低、制作工藝簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，引起了全世界的廣泛關(guān)注。目前，用于染料敏化太陽能電池的敏化劑主要分
2、為兩大類：金屬配合物和純有機染料。它們均有自己的優(yōu)缺點，與金屬配合物比，非金屬有機染料具有較高的摩爾吸光系數(shù)，價格低廉且環(huán)境友好，合成和提純比較簡單，可以較容易地改變分子的結(jié)構(gòu)來改變其光電化學性能，滿足不同的需要。因而合成新型的非金屬有機染料敏化劑，研究其在DSSCs中的光電化學性能，對于提高DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率具有非常重要的意義。本文設(shè)計合成了三種基于三苯胺的新型有機染料，探索了它們在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。具體結(jié)果如下：1)合成了基于三苯胺的染料敏化太陽能電池染料，測試了該類染料的光
3、物理性質(zhì)，結(jié)果表明，三種染料的最大吸收波長隨著三苯胺上的取代基碳鏈增長而微弱紅移，且在最大波長處的摩爾消光系數(shù)也是逐漸增大，即C1>C‘>C9。三種染料在不同極性溶液中的最大吸收波長遵循相同的規(guī)律：hichl0啪娥h螄>‰>LOMe。測定了吸附在Ti02膜上的染料的紫外．可見吸收光譜，在Ti02膜上染料的吸收譜有較為明顯的拓寬，這將更加有利于染料對太陽光的捕獲利用。2)利用Gaussian03對三個染料分子的HOMO軌道和LUMO軌道能級值和電子云分布進行了理論計算。并根據(jù)循環(huán)伏安曲線和染料的光
4、譜數(shù)據(jù)，得出三個染料的實驗HOMO、LUMO能級值，發(fā)現(xiàn)這三個染料十分合適作為DSSCs中山大學碩士學位論文中的光敏染料IHOMO能級值均遠遠大于I／13’的氧化電位，所以氧化態(tài)染料能夠有效地被I‘還原為基態(tài)，得到重生；LUMO能級值均遠遠小于Ti02的導帶能級值，也就是說，染料受光激發(fā)后變成激發(fā)態(tài)染料后，能夠有效地將電子注入Ti02導帶中。將實驗值與計算模擬得出的理論值對比，發(fā)現(xiàn)兩者能較好地吻合。3)利用三種染料作為敏化劑制作了染料敏化太陽能電池器件并測試了器件的光伏性能，研究表明，含有甲氧基
5、的染料Cl敏化的DSSCs光電轉(zhuǎn)化效率最低，只有3．5％，而含有己氧基和壬氧基的染料C‘、c，敏化的DSSCs光電轉(zhuǎn)化效率相對較高，均達到5％以上。從染料本身光捕獲能力的角度來看，由于染料C6和C9的最大吸收相對染料Cl向長波方向移動，而且前者在最大波長處的摩爾消光系數(shù)較大，故前兩種染料的光捕獲能力要強于前者；從染料的HOMO和LUMO軌道能級值方面考慮，染料C6和C9相對染料Cl，LUMO軌道能級值要小，HOMO軌道能級值要大，這些都更有利于染料在DSSCs中向?qū)е凶⑷腚娮雍脱趸瘧B(tài)染料被還原
6、得到再生。另外，由于染料C6和C9具有較長的疏水長鏈，能夠有效少Ti02半導體表面與電解質(zhì)接觸的機率，大大降低了暗電流的產(chǎn)生。這些都是造成后兩種染料光電轉(zhuǎn)化效率較高的原因。Ⅱ關(guān)鍵詞：染料敏化太陽能電池；光敏染料；純有機染料TiUe：Major：Name：Supervisor：DesignandSynthesisofTriphenylamine-basedOrganicDyesandThorApplicationsinDye-SensitizedSolarCellsPhysicalChemistr
7、yZhouShimingProfessorSuChcngyongABSTRACTDyesensitizedsolarcells(DSSCs)，whichconvertlighttoelectricitybymeansofharvestingsolarirradiationwithsensitizers，haveattractedconsiderableattentioninscientificresearcharoundtheworldforitshighconvertionefficiency
8、,lowercostandmuchmoresimplepreparation．AsthekeycomponentinDSSCs，sensitizerscallbegroupedintotwobroadareas：metalcomplexesandmetal·freeorganicdyes．Incontrastwithmetalcomplexes，metal—freeorganicdyeshavemanyadvantages，suchashi【ghmolarextinctioncoefficien
