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当今社会人们面临着各种各样的环境问题,这些环境问题的产生,都是由于人类对资源无休止的掠夺,使我们要面对能源枯竭和开发新能源的现状。替代能源很多,包括太阳能、风能、水能和地热能等多种清洁能源,而太阳能的优势毋庸置疑。本文主要研究新型染料敏化太阳能电池,染料种类繁多,但主要的问题是对可见光600-700 nm的利用不多,这段波长范围是太阳能量最高的部分,氟化硼二吡咯甲川(BODIPY)类染料具有较宽的光谱,拥有更好的光捕获性能,但因为这类染料的总光电转化率不高,一直没有较多的研究和突破。论文通过设计合成了三种新型BODIPY化合物,研究了这些化合物的合成方法以及光伏性能与结构的关系,并阐明这类结构的染料影响电池光电转化效率率的原因,具体内容如下。1合成了三种连接不同桥的BODIPY类染料(M61-M63),同时还设计了LB1-LB5五种敏化剂,详细介绍了染料及其中间体的合成过程。染料M63的合成,改进了此类敏化剂终产物的合成方法。先得到BODIPY前体化合物醛的氰基乙酸,再进行BODIPY的合成,改进之后的方法可以高效的合成此类敏化剂。LB3-LB5的合成主要说明了连接了噻吩和噻吩衍生物的BODIPY化合物的上醛反应活性问题,氮吡咯噻吩桥(DTP)的噻吩环活性大于吡咯环,咔唑修饰的吡咯环活性和DTP噻吩环活性相近。由于活性相近导致产物较杂,不易分离产物,不利于终产物的合成。同时在BODIPY的合成中使用了两种溶剂,溶剂影响反应的活性,决定终产物能否合成,可以改变溶剂种类,优化合成BODIPY条件。2通过紫外吸收光谱分析,相比参比染料RB,M61-M63吸收光谱拓宽,出现了新的吸收峰,其中M62和M63了红移15 nm,说明DTP在BODIPY类化合物母核8位的修饰,能够调整BODIPY类染料的能级,改善化合物的光谱性质。3通过微分脉冲伏安法(DPV)测试,计算出染料的最高占有轨道(HOMO)的能级,按照M62(0.904 V)>M61(0.846 V)>M63(0.808 V)的顺序依次减小,说明连接桥会影响染料的HOMO能级,共轭桥越长HOMO能级负移。通过量子化学计算,从理论上解释DTP影响了BODIPY类染料能级的原因,共轭桥中DTP增加了最低未占有轨道(LUMO)的离域性,使电子更容易经连接桥传导至锚定基团,并有效地注入到二氧化钛导带中。4通过测试染料的单色光光电转换效率(IPCE)和光电流电压(J-V),发现染料M61/M63的光电数据远高于M62/RB,是后两者的数倍,这种光电数据现象与紫外光谱趋势不符。通过强度调控光电压谱(IMVS)和充放电测试,计算出电子浓度和电子寿命,证明了在二氧化钛半导体膜、染料和电解质之间存在着迟缓的电子复合,长连接桥更有效的阻滞二氧化钛膜上的电子与电解质中的电子受体之间的电子复合,很好的解释了IPCE和J-V数据与紫外光谱不符的现象,因此共轭桥最长的染料M63光电转化效率(PCE)最高,达到3.45%。