吡啶、三倍司类非对称半菁染料及有机氧化还原电对在染料敏化太阳能电池中的应用研究
吡啶、三倍司类非对称半菁染料及有机氧化还原电对在染料敏化太阳能电池中的应用研究【摘要】:光敏染料和电解质作为染料敏化太阳能电池的核心组成部分,对电池的光电转换性能起着决定性的作用。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O621.13;TM914.4
【目录】:
- 摘要6-7
- Abstract7-14
- TABLE OF CONTENTS14-19
- 图目录19-24
- 表目录24-26
- 主要符号表26-27
- 1 太阳能与太阳能电池27-54
- 1.1 引言27-28
- 1.2 太阳能电池概况28-29
- 1.2.1 硅太阳能电池28
- 1.2.2 多元化合物薄膜太阳能电池28-29
- 1.2.3 聚合物多层修饰电极型太阳能电池29
- 1.2.4 染料敏化太阳能电池29
- 1.3 染料敏化太阳能电池29-54
- 1.3.1 染料敏化太阳能电池结构与工作原理29-31
- 1.3.2 染料敏化太阳能电池性能衡量标准31-32
- 1.3.3 光敏染料的研究进展32-47
- 1.3.4 新型氧化还原电对的研究进展47-51
- 1.3.5 对电极的研究进展51-52
- 1.3.6 选题依据和意义52-54
- 2 以吡啶鎓离子基团为电子受体的非对称半菁染料在染料敏化太阳能电池中的应用研究54-102
- 2.1 引言54-56
- 2.2 电池的组装与测试方法56-58
- 2.2.1 试剂、材料与仪器56
- 2.2.2 染料敏化太阳能电池的组装56-58
- 2.2.3 电池的光伏性能测试58
- 2.2.4 电池的单色光光电转换效率测试58
- 2.3 染料光物理、电化学性质测试方法58-59
- 2.3.1 紫外可见吸收光谱测试58
- 2.3.2 电化学性质测试58-59
- 2.3.3 电化学阻抗测试59
- 2.3.4 染料在TiO_2膜表面的吸附量测试59
- 2.4 以吡啶鎓离子基团为电子受体的四氢喹啉类半菁染料的性能研究59-78
- 2.4.1 光敏染料CM101-CM104和CMR101-CMR104的紫外可见吸收光谱59-61
- 2.4.2 光敏染料CM101-CM104和CMR101-CMR104的电化学性质61
- 2.4.3 光敏染料CM101-CM104的密度泛函理论计算61-62
- 2.4.4 染料敏化太阳能电池光电性能62-66
- 2.4.5 光敏染料CM101-CM104和CMR101-CMR104的合成与表征66-78
- 2.5 以吡啶鎓离子基团为电子受体的半菁染料的结构与光电转换性能的构效关系研究78-101
- 2.5.1 光敏染料CM105-CM111的紫外可见吸收光谱78-79
- 2.5.2 染料吸附量和染料结构的关系79-80
- 2.5.3 光敏染料CM105-CM111的电化学性质80-81
- 2.5.4 染料敏化太阳能电池光电性能81-84
- 2.5.5 以CM105-CM111为光敏染料的染料敏化太阳能电池电化学阻抗及电子寿命测试84-86
- 2.5.6 光敏染料CM105-CM111的合成与表征86-101
- 2.6 本章小结101-102
- 3. 以吡啶鎓离子基团为桥基的半菁染料在染料敏化太阳能电池中的应用研究102-119
- 3.1 引言102
- 3.2 光敏染料光电物理性质和光电转换性能研究102-113
- 3.2.1 光敏染料CM201、CM202、CM203和CMR201的紫外可见吸收光谱103-104
- 3.2.2 光敏染料CM201、CM202、CM203和CMR201的电化学性质104-106
- 3.2.3 光敏染料CM201、CM202、CM203和CMR201的密度泛函理论计算106-107
- 3.2.4 以CM201、CM202、CM203和CMR201为光敏染料的电池的光电性能107-111
- 3.2.5 以CM201、CM202、CM203和CMR201为光敏染料的电池的电化学阻抗测试111-113
- 3.3 光敏染料CM201、CM202、CM203和CMR201的合成与表征113-118
- 3.3.1 光敏染料CM201的合成与表征113-114
- 3.3.2 光敏染料CM202的合成与表征114-115
- 3.3.3 光敏染料CM203的合成与表征115-117
- 3.3.4 光敏染料CMR201的合成与表征117-118
- 3.4 本章小结118-119
- 4 以三倍司鎓离子为电子受体的半菁染料的光电性能及其在共敏化电池中的应用研究119-133
- 4.1 引言119
- 4.2 以三倍司鎓离子为电子受体的半菁染料在染料敏化太阳能电池的应用119-124
- 4.2.1 光敏染料CM301、CM302、CM303和CM304的紫外可见吸收光谱119-121
- 4.2.2 光敏染料CM301、CM302、CM303和CM304的电化学性质121
- 4.2.3 以CM301、CM302、CM303和CM304的为光敏染料的电池的光电性能121-123
- 4.2.4 以CM301、CM302、CM303和CM304为光敏染料的电池的电化学阻抗测试123-124
- 4.3 共敏化染料敏化太阳能电池的性能研究124-128
- 4.3.1 共敏化的TiO_2的紫外可见吸收光谱124-125
- 4.3.2 共敏化电池的光电性能125-128
- 4.3.3 共敏化电池及以电化学阻抗测试128
- 4.4 光敏染料CM301、CM302、CM303和CM304的合成与表征128-131
- 4.4.1 电子受体的合成与表征129
- 4.4.2 光敏染料CM301的合成与表征129-130
- 4.4.3 光敏染料CM302的合成与表征130
- 4.4.4 光敏染料CM303的合成与表征130-131
- 4.4.5 光敏染料CM304的合成与表征131
- 4.5 本章小结131-133
- 5 不同电子受体对电池性能的影响133-146
- 5.1 引言133
- 5.2 吸电子体对光敏染料光物理性质的影响133-141
- 5.2.1 光敏染料CM401、CM402和CM403的紫外可见吸收光谱134-135
- 5.2.2 光敏染料CM401、CM402和CM403的电化学性质135-137
- 5.2.3 光敏染料的CM401、CM402和CM403密度泛函理论计算137-138
- 5.2.4 以CM401、CM402和CM403为光敏染料的染料敏化太阳能电池光电转换性能138-140
- 5.2.5 以CM401、CM402和CM403为光敏染料的染料敏化太阳能电池的电化学阻抗测试140-141
- 5.3 光敏染料的合成与表征141-144
- 5.3.1 中间体57的合成与表征141-142
- 5.3.2 光敏染料CM401的合成与表征142
- 5.3.3 光敏染料CM402的合成与表征142-144
- 5.3.4 光敏染料CM403的合成与表征144
- 5.4 本章小结144-146
- 6 新型纯有机氧化还原电对在染料敏化太阳能电池中的应用研究146-169
- 6.1 引言146
- 6.2 L-半胱氨酸/L-胱氨酸作为氧化还原电对在染料敏化太阳能电池中的应用研究146-153
- 6.2.1 L-半胱氨酸/L-胱氨酸氧化还原电对的制备146-148
- 6.2.2 基于L-半胱氨酸L-胱氨酸电对的电解质的紫外可见吸收光谱.148-149
- 6.2.3 L-半胱氨酸/L-胱氨酸电对的电化学性质149
- 6.2.4 基于L-半胱氨酸/L-胱氨酸电解质的染料敏化太阳能电池的光电性能149-152
- 6.2.5 电化学阻抗测试152-153
- 6.3 含对苯二酚/苯醌氧化还原电对的多组分杂合电解质的应用研究153-160
- 6.3.1 对苯二酚/苯醌氧化还原电对的制备153-154
- 6.3.2 基于HQ/BQ电对的多组分杂合电解质的紫外可见吸收光谱154-155
- 6.3.3 对苯二酚/苯醌氧化还原电对电化学性质155-156
- 6.3.4 基于多组分杂合电解质的染料敏化太阳能电池光电转换性能156-157
- 6.3.5 电化学阻抗,电子寿命和Mott-Schottky性能测试157-160
- 6.4 不同对电极材料对对苯二酚/苯醌氧化还原电对催化性能的研究160-165
- 6.4.1 Pt、PEDOT和MWNT对电极对HQ/BQ电对的催化性能研究160-162
- 6.4.2 染料敏化太阳能电池光电性能162-164
- 6.4.3 基于不同电解质的染料敏化太阳能电池的电化学阻抗测试164-165
- 6.5 光敏染料CM309的合成与表征165-168
- 6.5.1 中间体60的合成与表征166-167
- 6.5.2 中间体61的合成与表征167
- 6.5.3 光敏染料CM309的合成与表征167-168
- 6.6 本章小结168-169
- 7 结论与展望169-174
- 7.1 结论与创新点169-171
- 7.2 创新点摘要171-172
- 7.3 展望172-174
- 参考文献174-187
- 附录1 光敏染料结构和编号187-190
- 附录2 名词缩写诠释190-191
- 致谢191-192
- 作者简介192
- 攻读博士学位期间科研项目及科研成果192-194
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