论文部分内容阅读
近年来，以其结构简单、价格低廉、环境友好等集众多优点于一身的染料敏化太阳能电池( dye-sensitized solar cells，DSSCs)引起了科研工作者的广泛关注。而作为捕获太阳光子的染料敏化剂则是DSSCs最核心的组分。本论文基于寻找适用于染料敏化纳米晶太阳能电池并能取得较高光电转化效率的纯有机染料为目标，设计并合成了一系列纯有机染料，并对它们的有关性质进行了研究。主要工作包括以下几个方面：
(1)以4，4’-二甲基三苯胺为供电子基团、噻吩类衍生物为共轭桥、氰基乙酸为吸电子基团，合成了系列的4个D-π-A型有机染料。性能测试表明，采用联噻吩共轭基团可以增强染料的光收成能力、获得适宜的氧化还原电势，能够更有效地进行光生电子注入和染料再生，总光电转化效率达到7.0％(达到明星染料N3的89％效力)。
(2)长链噻吩衍生物为共轭基团、分别以氰基乙酸和罗丹宁-3-乙酸为吸电子基团，合成了系列的6个D-π-A型有机染料。性能测试表明，长链的引入有助于延长光生电子寿命和减弱暗电流；共轭部分为长链三联噻吩为最优结构，其电池器件(未经优化)取得了5.12％总光电转化效率。
(3)合成了中间共轭基团以EDOT、BIEDOT为特征的2种D-π-A型有机染料。电池器件性能测试表明，含EDOT的染料具有更强的吸光能力、更大的电流密度和更高的转化效率6.03％。
(4)选择N，N，N，N-四芳基联苯二胺(TPD)为供电子部分，合成了系列的4个新颖有机染料，这是第一个报道的TPD类有机偶极染料。未经优化的电池器件性能测试可取得最高5.63％的总光电转化效率，达到同样条件下N3染料88％的效力。