氮雜融二噻吩類(lèi)有機(jī)染料的合成與光伏性能研究

【摘要】：能源和環(huán)境問(wèn)題在當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越突出，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們迫切的希望找到一種綠色無(wú)污染的清潔能源。染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-Sensitized NanocrystallinePhotovoltaic Solar Cells，DSSC)由于其制作工藝簡(jiǎn)單、成本比較低廉，受到了科學(xué)家的親睞。 本論文鑒于本課題組已合成出的敏化染料C214，設(shè)計(jì)并合成了以苯己氧基三苯胺作為供電基團(tuán),聯(lián)噻吩和吡咯噻吩分別作為共軛橋的新型敏化染料X62-63。通過(guò)與C214經(jīng)行比較，考察這三種染料在鈷電解質(zhì)和碘電解質(zhì)中性能的差異并分析其產(chǎn)生的原因。 我們對(duì)這三種染料在溶液中和在TiO2膜上分別進(jìn)行了光電性質(zhì)的測(cè)試，結(jié)果表明其在450到550nm范圍內(nèi)均有強(qiáng)吸收峰，C214的摩爾吸光系數(shù)為31000M–1cm–1，X62和X63的摩爾吸光系數(shù)分別為56000和75000M–1cm–1，這些說(shuō)明染料具有良好的光捕獲能力。經(jīng)過(guò)電化學(xué)測(cè)試，這三種染料HOMO和LUMO能級(jí)與TiO2和電解質(zhì)能級(jí)相匹配，符合作為敏化劑所具備的條件。 在相同電解質(zhì)下，含有對(duì)己氧基三苯胺的染料C214的電子壽命要比含有對(duì)苯己氧基三苯胺的染料X62要長(zhǎng)的多。這一數(shù)據(jù)使我們認(rèn)識(shí)到具有很大供電基團(tuán)的染料不一定具有很長(zhǎng)的電子壽命。換句話而言，染料的摩爾吸光系數(shù)決定了薄的TiO2膜制成的染料敏化太陽(yáng)能電池光電流性能。在鈷電解質(zhì)中，染料X63制備的太陽(yáng)能電池短路電流能達(dá)到11.5mA cm-2，開(kāi)路電壓能達(dá)到948mV，填充因子為0.69，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了7.52%。 本論文還設(shè)計(jì)了非傳統(tǒng)意義上具有D-π-A結(jié)構(gòu)的四種吡咯聯(lián)噻吩染料X66-69。吡咯聯(lián)噻吩通常作為共軛橋的組成部分，由于其共軛結(jié)構(gòu)較新，故設(shè)計(jì)四種敏化染料考察其是否也具有比較好的供電子能力。本實(shí)驗(yàn)以聯(lián)噻吩為起始原料，通過(guò)NBS溴化，付克?；琒uzuki偶聯(lián)，Vilsmeier反應(yīng)，以及Knoevenagel縮合等反應(yīng)合成。由于時(shí)間關(guān)系本論文只完成了四種染料的合成部分，未能給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 【關(guān)鍵詞】：敏化染料 電子復(fù)合 電子壽命 光伏性能 電子供體
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TQ610.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-25
• 1.1 DSSC 研究的背景、現(xiàn)狀和發(fā)展10-11
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）11-13
• 1.2.1 DSSC 的基本結(jié)構(gòu)11
• 1.2.2 DSSC 工作原理11-13
• 1.3 染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)13-15
• 1.3.1 單色光光電轉(zhuǎn)換效率（IPCE）13
• 1.3.2 短路光電流密度（JSC）13-14
• 1.3.3 開(kāi)路電壓（VOC）14
• 1.3.4 填充因子（ ff ）14
• 1.3.5 DSSC 的光電流密度-電壓曲線（J/V curve）14
• 1.3.6 光電轉(zhuǎn)換效率（η）14-15
• 1.4 光陽(yáng)極15
• 1.5 光陰極15-16
• 1.6 電解質(zhì)16
• 1.7 太陽(yáng)能電池的敏化染料16-23
• 1.7.1 染料的研究進(jìn)展16-17
• 1.7.2 金屬配合物光敏劑17-20
• 1.7.3 純有機(jī)染料20-23
• 1.8 本論文研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 染料的合成25-44
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-27
• 2.2 試劑的純化27
• 2.3 目標(biāo)化合物的合成27-43
• 2.3.1 合成路線28-32
• 2.3.2 化合物的合成和表征32-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 DSSC 的制備、染料性能的測(cè)試及結(jié)果的討論44-56
• 3.1 DSSC 的制備、測(cè)試方法44-47
• 3.1.1 電池制備前材料的準(zhǔn)備44-45
• 3.1.2 電池的制備45-46
• 3.1.3 DSSC 的測(cè)試46-47
• 3.2 染料的光學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)測(cè)試方法以及密度泛函理論的計(jì)算47-48
• 3.2.4 液體紫外測(cè)試和熒光測(cè)試47
• 3.2.5 染料電化學(xué)測(cè)試以及密度泛函理論計(jì)算47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論48-54
• 3.3.1 染料 X62 和 X63 的光譜學(xué)性質(zhì)48-49
• 3.3.2 染料 X62 和 X63 電化學(xué)性質(zhì)49-50
• 3.3.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析50-51
• 3.3.4 DSSC 的光伏性能51-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 第四章 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明60-61
• 致謝61-62

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

一種聯(lián)吡啶釕鹽類(lèi)敏化染料的合成與光伏性能研究    謝倩;安忠維;郭琳;陳新兵;陳沛;

羧基類(lèi)不對(duì)稱(chēng)鋅酞菁敏化染料的研究進(jìn)展    王美玲;張學(xué)俊;

一種新型香豆素酮可見(jiàn)光敏化染料的合成及其光引發(fā)性質(zhì)的研究    王濤,吳飛鵬,施盟泉,高放,楊永源

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    趙俊鋒;陳建華;

3-羧甲基洛丹寧合成新方法實(shí)驗(yàn)成功    李篤信

用五甲川染料作膠片1.06微米的敏化劑    謝鋅銘,陳紹和

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    孫旭輝;包塔娜;張凌云;張國(guó)華;王維廣;

制版基礎(chǔ)知識(shí)問(wèn)答題(三)    徐世垣

含有萘酰亞胺的菁染料太陽(yáng)能電池敏化劑的合成    詹文海;花建麗;金櫻華;武文俊;田禾;

錸、釕太陽(yáng)能電池染料穩(wěn)定性電噴霧質(zhì)譜研究    孫世國(guó),彭孝軍,張蓉,徐勇前

以喹喔啉為核的星型敏化染料的制備及光伏性能研究    陸雪峰;王忠勝;周剛;

樹(shù)狀(或錐形)有機(jī)敏化染料的設(shè)計(jì)合成及其在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用    劉軍民;譚禮林;陳逸凡;

索尼開(kāi)發(fā)出低成本太陽(yáng)能電池    黃繼匯

基于增加長(zhǎng)波吸收的卟啉類(lèi)敏化染料的設(shè)計(jì)及光電性能研究    劉秀軍

基于吡咯并吡咯二酮共軛橋鏈的敏化染料及其性能    瞿三寅

新型芐叉環(huán)戊酮類(lèi)雙光子聚合敏化染料的合成及性質(zhì)研究    武杰

雙D-π-A結(jié)構(gòu)芳胺類(lèi)染料的合成及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    洪艷平

含咔唑單元的敏化染料及其光伏性能研究    蔡升云

染料敏化太陽(yáng)能電池中離子液體和敏化染料的合成及表征    姜勇

融噻吩橋聯(lián)敏化染料的合成及其光伏性能研究    程曉兵

幾種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的敏化染料設(shè)計(jì)與合成    孟芳

柔性染料敏化太陽(yáng)能電池中染料和光電極的研究    呂向軍

染料敏化太陽(yáng)能電池中染料和電極的研究    葉宏偉

新型含吲哚啉純有機(jī)太陽(yáng)能電池敏化染料的合成與性能研究    于暉暉

新型吲哚啉敏化染料的合成及性能研究    王寶

三苯胺類(lèi)敏化染料的合成與光電性能的研究    張高賓

含苯并噻二唑單元的吡啶吸附基有機(jī)敏化染料：給體對(duì)光伏性能的影響    Fohn Benedict Miapeh（本迪克）

聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料和苯并[C]噻吩類(lèi)太陽(yáng)能電池敏化染料的合成及性能研究    徐勃