含三苯胺、异靛结构染料的合成及其光伏性能研究

【摘要】：染料敏化纳晶太阳能电池(DSSC)自上个世纪90年其首次报道以来,以其廉价,高效而受到了广泛的关注。经过20多年的研究,现在,DSSC的性能已经有大幅度的提升,总光电转换效率已经达到13.3%。鉴于纯有机染料结构易调,来源广泛等优势而成为研究热点。本文设计合成了一系列有机D-π-A型染料,通过一系列表征手段研究了染料的光电性能。主要内容如下： (1)合成了以异靛为共轭单元的有机染料TPAID1(?)(?)TPAID2。对染料进行了性能测试,测定了其在三氯甲烷溶剂中的紫外-可见吸收光谱,得到染料TPAID1在氯仿溶液中的最大吸收波长为428nm,吸收边带在700nm；染料TPAID2的最大吸收波长为351nm,吸收边带在450nm。利用循环伏安发测定了染料的循环伏安图,得到了染料的HOMO(?)口LUMO能级,在AM1.5G,100mW/cm2下,经过器件测试得到染料TPAID1(?)(?)TPAID2电池能量转化效率分别为0.59%和1.42%。 (2)通过Suzuki偶联法,分别合成了含单锚定基团和双锚定基团的染料ID3和ID4,测定了染料在氯仿溶液中的紫外-可见吸收光谱,染料ID3和ID4的最大吸收波长都在400nm左右,吸收边带分别为420nm和650nm。在AM1.5G,100mW/cm2下,对染料DSSC器件测试得到了染料ID3和ID4的光电转换效率分别为2.99%和2.57%。 (3)分别以三苯胺、苯并二噻吩为给体单元；低聚噻吩、苯并二噻吩为共轭单元；氰基丙烯酸为受体单元,合成了一系列染料分子。并在分子设计,合成步骤研究上面做出了较有创意的合成路线改进,从而为以后进一步的探索提供证明和支撑。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 纯有机染料 共轭单元 多锚定基团
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 综述9-33
• 1.1 太阳能及太阳能电池9-15
• 1.1.1 太阳能概述9-12
• 1.1.2 太阳能电池的发展及其分类12-15
• 1.2 染料敏化太阳能电池15-19
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池组成和工作原理15-17
• 1.2.2 有关DSSC的性能表征参数17-19
• 1.319-31
• 1.3.1 金属配合物染料敏化剂19-23
• 1.3.2 纯有机染料敏化剂23-30
• 1.3.3 聚合物染料敏化剂30-31
• 1.4 论文研究内容及意义31-33
• 第二章 基于异靛给体单元的有机染料的合成及其光电性能研究33-45
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-41
• 2.2.1 试剂与仪器34-35
• 2.2.2 合成路线设计35-37
• 2.2.3 实验过程37-40
• 2.2.4 合成结果与讨论40-41
• 2.3 结果与讨论41-44
• 2.3.1 染料的光谱性能41-42
• 2.3.3 染料的光电转换性能42-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 基于异靛共轭单元含单、双锚定基团染料的合成及其光电性能研究45-53
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-50
• 3.2.1 试剂与仪器46-47
• 3.2.2 合成路线设计47-48
• 3.2.3 实验过程48-49
• 3.2.4 合成结果与讨论49-50
• 3.3 结果与讨论50-52
• 3.3.1 染料光谱特性50-51
• 3.3.2 染料的光电转换性能51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 基于苯并二噻吩单元的有机染料的路线设计与合成53-62
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54-60
• 4.2.1 试剂及仪器54-55
• 4.2.2 合成路线55-57
• 4.2.3 实验过程57-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间的研究成果69

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