【摘 要】
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染料敏化太阳能电池（DSC）以其工艺简单、原材料对环境友好等优点成为新能源领域的研究热点。DSC内部光阳极敏化界面处发生多个物理和化学过程,对器件的性能起至关重要的作用。揭示敏化界面处染料分子的吸附特性以及与电解液中的分子/离子之间相互作用机制仍是一个巨大挑战。一方面,染料分子吸附过程较为复杂,有待深入研究;另一方面,染料分子与电解液中的分子/离子相互作用还停留在理论计算,尚未有实验层面数据支持报
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染料敏化太阳能电池（DSC）以其工艺简单、原材料对环境友好等优点成为新能源领域的研究热点。DSC内部光阳极敏化界面处发生多个物理和化学过程,对器件的性能起至关重要的作用。揭示敏化界面处染料分子的吸附特性以及与电解液中的分子/离子之间相互作用机制仍是一个巨大挑战。一方面,染料分子吸附过程较为复杂,有待深入研究;另一方面,染料分子与电解液中的分子/离子相互作用还停留在理论计算,尚未有实验层面数据支持报道。因此,本文利用石英晶体微天平（QCM）的实时原位监测技术,从界面微质量变化这个新角度研究界面处分子的-COOH和-SCN基团的吸附特性以及与电解液中的分子/离子之间相互作用机制。首先,在基底界面处,利用Au和TiO2基底诱导染料分子不同空间吸附取向,揭示分子采用-COOH或-SCN基团与基底吸附时的特性。研究共吸附剂分子在不同基底材料的吸附过程。采用Langmuir/Freundlich等温吸附模型以及第一热力学原理对分子在不同基底界面微质量响应进行动力学和热力学过程研究,获得N719和DCA的吸附动力学和热力学状态参数。其次,在TiO2/Dye界面处,研究染料分子的-COOH基团与溶液中Mg（OAc）2之间相互作用机制。从实验层面证实TiO2/Dye界面处的染料分子-COOH基团能够与溶液中的Mg（OAc）2发生所谓的“接枝”过程。这些接枝过程引起了TiO2/Dye界面处的微质量变化,并给出了相应的分析和解释。最后,在TiO2/Dye界面处,研究染料分子与溶液中KI之间相互作用机制。从界面微质量响应角度证实TiO2/Dye界面处的染料分子与溶液中KI的存在作用机制。本论文工作的开展对理解染料分子吸附机制,设计新型染料分子结构,筛选吸附基团以及优化电解液成分有一定的理论意义。
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