三苯胺類染料分子的設(shè)計(jì)合成及其光伏性能研究

【摘要】：太陽能作為一種取之不盡,用之不竭的綠色能源是解決能源危機(jī)的最佳方法之一。近年來,染料敏化太陽能電池由于其可大面積制備和生產(chǎn)的低成本,以及分子水平上的可設(shè)計(jì)性而受到全世界研究者的關(guān)注。染料敏化劑作為DSSC的核心部分,是其獲得高光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素。 本論文設(shè)計(jì)合成了七種新型的梯度供電染料敏化劑,以N,N-二甲基苯胺單元與三苯胺共同作為供電子基。這類化合物不僅具有雙供電基團(tuán),還可達(dá)到梯度供電子的目的,并且在給出和接收電子過程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的空穴遷移特性。而且,雙胺基官能團(tuán),呈扇形結(jié)構(gòu),有利于避免分子聚集、結(jié)晶,提高器件的穩(wěn)定性。此外,利用紅外、質(zhì)譜、核磁對(duì)這些化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并對(duì)其光譜性質(zhì)、電化學(xué)性能及其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池(DSSC)的光電轉(zhuǎn)換性能方面進(jìn)行了測(cè)試研究。 此類化合物大部分都在可見光區(qū)尤其是400-550 nm范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的吸收,并且有較高高摩爾消光系數(shù),表明了其良好的光捕獲能力。通過對(duì)染料的電化學(xué)性能測(cè)試,染料ZL-1～7的基態(tài)和激發(fā)態(tài)氧化還原電位同時(shí)符合染料激發(fā)態(tài)電子注入TiO_2導(dǎo)帶和染料還原再生的熱力學(xué)要求。 將染料制備成DSSC進(jìn)行測(cè)試研究,發(fā)現(xiàn)染料敏化劑的結(jié)構(gòu)變化對(duì)DSSC的性能有較大影響。當(dāng)把氰基乙酸替換為羅丹寧乙酸,DSSC的總光電轉(zhuǎn)換效率明顯下降。這可能是由于羅丹寧乙酸基團(tuán)的羧基與五元環(huán)結(jié)構(gòu)間隔一個(gè)亞甲基,使得LUMO電子分布與吸附基團(tuán)(-COOH)間隔較遠(yuǎn),使電子經(jīng)由羧基注入TiO_2導(dǎo)帶的效率下降,故以羅丹寧乙酸為吸電子基的染料ZL-5～7電池效率均較低。此外,π-橋基位于電子給體與電子受體之間的染料性能明顯優(yōu)于π-橋基位于兩個(gè)供體單元之間的染料。 染料ZL-1～4具有高IPCE值。其中,ZL-4的IPCE值達(dá)到了93%,它的短路電流密度(Jsc)為10.8 mA cm~(-2),開路電壓(Voc)為690 mV,填充因子FF為0.61,總光電轉(zhuǎn)換效率最高為4.54%。之所以與文獻(xiàn)報(bào)道中的η=9%相比較低,可能是由于其在可見光區(qū)的吸收范圍較窄,從而影響了染料對(duì)光的吸收能力。以上結(jié)果表明,電子受體為氰基乙酸的梯度供電染料敏化劑為DSSC的高電子注入效率和電荷分離效率提供了可能性。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池(DSSC) 梯度供電體系染料敏化劑 N N-二甲基苯胺 三苯胺 總光電轉(zhuǎn)換效率
【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】：2010
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-31
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展11-12
• 1.2 染料敏化太陽能電池12-16
• 1.2.1 DSSC 的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.2 DSSC 的工作原理14-15
• 1.2.3 太陽能電池的評(píng)價(jià)指標(biāo)15-16
• 1.3 納米晶半導(dǎo)體電極-多孔納米半導(dǎo)體膜16-17
• 1.3.1 納米晶TiO_216-17
• 1.3.2 ZnO17
• 1.4 對(duì)電極17
• 1.5 電解質(zhì)17-18
• 1.5.1 液態(tài)電解質(zhì)17-18
• 1.5.2 固態(tài)和準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)18
• 1.6 光敏染料18-28
• 1.6.1 光敏染料的特點(diǎn)18-19
• 1.6.2 光敏染料的種類19-28
• 1.7 選題依據(jù)28-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分31-50
• 2.1 原料試劑與儀器31-33
• 2.2 試劑的純化33
• 2.3 目標(biāo)化合物的合成33-49
• 2.3.1 合成路線33-36
• 2.3.2 中間體的合成方法36-44
• 2.3.3 目標(biāo)產(chǎn)物的合成44-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 第三章 DSSC 的組裝、測(cè)試與目標(biāo)產(chǎn)物性質(zhì)的測(cè)試及其結(jié)果討論50-62
• 3.1 DSSC 的組裝與測(cè)試方法50-52
• 3.1.1 太陽能電池的制備50-51
• 3.1.2 DSSC 的伏安性能測(cè)試51-52
• 3.1.3 DSSC 的光電流工作譜測(cè)試52
• 3.2 光物理性能測(cè)試方法52-53
• 3.2.1 紫外一可見吸收光譜和熒光光譜測(cè)試52-53
• 3.2.2 電化學(xué)性能測(cè)試53
• 3.3 結(jié)果與討論53-60
• 3.3.1 染料的光譜特性53-56
• 3.3.2 染料的電化學(xué)特性56-57
• 3.3.3 太陽電池的光電化學(xué)特性57-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第四章 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 發(fā)表論文和科研情況說明69-70
• 致謝70-71

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

4，4’-雙（4，5-二苯基嗯唑-2-基）-2，2’-聯(lián)吡啶衍生物的合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    李楊

染料敏化納米太陽能電池    李斌,邱勇

敏化TiO_2納米晶太陽能電池    呂笑梅,方靖淮,陸祖宏

方酸菁功能材料修飾納米晶TiO_2薄膜電極的光電轉(zhuǎn)換性能研究    趙為,張寶文,曹怡,蕭緒瑞,楊蓉

天然染料在納米晶太陽能電池中的應(yīng)用    鄢進(jìn)波;付德剛;

染料敏化TiO_2納晶太陽能電池研究進(jìn)展    吳季懷,郝三存,林建明,黃昀昉

染料敏化太陽電池研究進(jìn)展    孔凡太;戴松元;

有機(jī)染料敏化納米晶太陽能電池    鄭冰;牛海軍;白續(xù)鐸;

染料敏化太陽能電池中的敏化劑    梁茂,陶占良,陳軍

日本染料敏化太陽能電池最新研究動(dòng)向    林紅,李建保

染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展    陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端

納米TiO_2的光催化原理及其應(yīng)用    任成軍,李大成,周大利,劉恒,鐘本和

納米TiO_2薄膜的制備方法對(duì)NPC太陽電池性能的影響    羅欣蓮,萬發(fā)榮,龍毅,周海鷹,葉亞平

無機(jī)片狀微晶對(duì)化學(xué)光源發(fā)光效率的影響研究    許煒達(dá);薛艷菊;孫家躍;

非金屬純有機(jī)染料的設(shè)計(jì)規(guī)律和展望    楊秀云;周杰;王宇鵬;高秀霞;

染料敏化太陽電池的染料敏化劑的研究進(jìn)展    秦國(guó)旭;袁希梅;李祥飛;

太陽能電池及材料研究    梁宗存,沈輝,李戩洪

染料敏化TiO_2納米晶多孔膜太陽能電池    林志東;劉黎明;郭云;達(dá)道安;

納米TiO_2的修飾改性    李大成,周大利,任成軍,劉恒,張萍,張?jiān)?龔家竹

色素增感太陽能電池電解質(zhì)的研究進(jìn)展    劉麗紅;胡志強(qiáng);張晨寧;高巖;于仙仙;王一;

染料敏化太陽能電池陽極改性技術(shù)研究進(jìn)展    于仙仙;胡志強(qiáng);高巖;王一;李國(guó);

低價(jià)太陽電池的研制及未來發(fā)展前景    戴松元;徐煒煒;翁堅(jiān);肖尚鋒;黃陽;陳雙宏;胡林華;王孔嘉;

復(fù)配無機(jī)光吸附層的垂直排列的氧化物納米陣列太陽能電池研究進(jìn)展    季書林;葉長(zhǎng)輝;張立德;

色素增感太陽電池多孔TiO_2薄膜研究    胡志強(qiáng);張晨寧;劉麗紅;

二氧化鈦納米晶染料敏化太陽電池的最新研究進(jìn)展    苗青青;馬廷麗;

染料敏化納米二氧化鈦薄膜太陽能電池中的電荷復(fù)合    張哲;葛偉杰;周保學(xué);蔡俊;蔡偉民;

論切水劑在硅片清洗中應(yīng)用    韓紅江;陳月琴;張華;

非木材原料實(shí)現(xiàn)清潔制漿的關(guān)鍵-創(chuàng)新紙漿的漂白技術(shù)    袁志平;

基于多酸設(shè)計(jì)新型的有機(jī)無機(jī)雜化材料并用密度泛函理論預(yù)測(cè)其電子吸收光譜    王靜;叢莎;溫世正;顏力楷;蘇忠民;

FeS_2及FeS_2/TiO_2復(fù)合薄膜的制備與光電性能研究    黃六一

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

電化學(xué)阻抗譜在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能研究中的應(yīng)用    王蕓

高性能染料敏化太陽能電池的制備與研究    李曉冬

一維ZnO、TiO_2納米陣列制備、修飾及其性能研究    胡安正

智能復(fù)合結(jié)構(gòu)損傷光修復(fù)與監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)研究    李鵬

DMFC和DSSC的化學(xué)增強(qiáng)與光輔助增強(qiáng)催化    王耀瓊

聚偏氟乙烯基微孔—凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及其在DSSC中的應(yīng)用研究    楊艷

煤的芳香性及氫鍵對(duì)鈣基阻化劑抑制煤自燃作用的理論研究    郝朝瑜

改性納米TiO_2及硫電解液用于敏化太陽能電池的研究    李玲

敏化太陽能電池中染料的合成研究    徐丹

幾種重氮鹽及偶氮化合物的設(shè)計(jì)、合成及光學(xué)性能研究    李娟

含三苯胺、噁二唑聚噻吩衍生物和雙給體有機(jī)染料的合成及光伏性能研究    陳華杰

含8-羥基喹啉的聚合金屬配合物的合成及其光伏性能    肖麗芬

聚合物光伏器件和染料敏化太陽能電池柔性對(duì)電極的制備與研究    黃輝

半導(dǎo)體材料改性與染料敏化太陽能電池組裝與性能測(cè)試    張坤峰

咔唑類染料敏化太陽能電池制備研究    王忠原

一維納米二氧化鈦溶膠的制備及其光電化學(xué)性能    錢迪峰

硅納米晶體的合成及其在太陽電池中的應(yīng)用    李慶

Er~（+3）摻雜TiO_2電極的染料敏化太陽能電池的性究    李飛濤

天然和人工合成卟啉化合物在抗腫瘤方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展    王紅軍;于永生;聞雪靜;

納米二氧化鈦薄膜制備研究進(jìn)展    成曉玲,胡社軍,匡同春,曾鵬,謝光榮,汝強(qiáng)

二氧化鈦薄膜的改性技術(shù)研究進(jìn)展    劉志強(qiáng);李先國(guó);馮麗娟;

染料敏化太陽能電池陽極改性技術(shù)研究進(jìn)展    于仙仙;胡志強(qiáng);高巖;王一;李國(guó);

多孔TiO_2薄膜的制備研究進(jìn)展    王達(dá);劉建敏;周曦亞;

CdS敏化TiO_2薄膜的制備和光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)的研究    吳鳳霞,殷海榮,楊勇,王水慶

染料敏化納米太陽能電池    李斌,邱勇

TiO_2粉體的溶膠-凝膠法制備及表征    孟前進(jìn);李巧玲;

不同金屬離子摻雜TiO_2薄膜的制備及光催化活性的研究    劉超;楊良準(zhǔn);杜立芬;余錫賓;吳振華;

基于石墨烯化學(xué)修飾電極的適體傳感器    王延平;肖迎紅;吳敏;陸天虹;楊小弟;

染料敏化太陽能電池新型聯(lián)吡啶釕染料的合成與應(yīng)用    江艷萍

硫化鎘/Ru(Ⅱ)配合物復(fù)合敏化ZnO納米晶多孔膜電極的光電化學(xué)    李衛(wèi)華,郝彥忠,王艷芹,喬學(xué)斌,楊邁之,蔡生民

納米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜電極光電化學(xué)研究    柳閩生,郝彥忠,喬學(xué)斌,楊邁之,蔡生民,李永舫

陰極修飾對(duì)染料敏化TiO_2太陽能電池性能的改進(jìn)    范樂慶,吳季懷,黃昀昉,林建明

染料共敏化納米晶太陽能電池的性能研究    孫磊,苑偉政,喬大勇

摻雜過渡金屬離子的TiO_2復(fù)合納米粒子光催化劑──羅丹明B的光催化降解    王艷芹,張莉,程虎民,馬季銘

菁類染料敏化的固態(tài)納米TiO_2光電化學(xué)電池    張莉,任焱杰,張正誠(chéng),方世碧,田禾,蔡生民

染料敏化納米薄膜太陽電池電解質(zhì)的優(yōu)化    戴松元,肖尚鋒,史成武,陳雙宏,黃陽,孔凡太,胡林華,潘旭,隋毅峰,翁堅(jiān),王孔嘉

P(VDF-HFP)基凝膠電解質(zhì)染料敏化納米TiO_2薄膜太陽電池    郭力,戴松元,王孔嘉,方霞琴,史成武,潘旭

染料敏化納米太陽能電池    李斌,邱勇

染料敏化太陽能電池的二氧化鈦膜性能研究    范樂慶,吳季懷,黃昀昉,林建明

NPC電池染料敏化劑的研究進(jìn)展    蘇樹兵,宋世庚,鄭應(yīng)智,陶明德

染料敏化太陽能電池的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)    劉向陽;孫國(guó)鋒;尚仲偉;

DSSC太陽能電池    白素貞;楊維春;

一種柔性染料敏化太陽能電池的初步研究    陳世怡;黃孜誠(chéng);李旭;顏佳華;林健敏;喬逸舟;何劍;李建康;

染料敏化納米晶薄膜太陽能電池用染料敏化劑的研究進(jìn)展    王紅軍;王艷蕊;關(guān)夢(mèng)杰;高娟;

國(guó)際納米太陽能電源研制技術(shù)新動(dòng)向    于凌宇,馮玉萍

用天然植物葉片為原料制備太陽能電池    王澤瀅;

染料敏化納米晶太陽能電池    楊術(shù)明,李富友,黃春輝

染料敏化太陽能電池中的高分子材料    宋春梅;張亮;常飛;趙丹;王永光;

染料敏化TiO_2納米晶多孔膜太陽能電池    林志東;劉黎明;郭云;達(dá)道安;

太陽能電池輸出特性的分析及檢測(cè)    張海波;

太陽能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機(jī)染料錨數(shù)對(duì)染料敏化太陽能電池性能的影響    尚會(huì)霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

量子點(diǎn)敏化太陽能電池--新材料的設(shè)計(jì)、制備及器件研究    李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

量子點(diǎn)敏化太陽能電池研究進(jìn)展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

高效染料鈉晶TiO_2太陽能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽能電池應(yīng)用    孟昭淵;

富銦與富銅CuInSe_2薄膜的光電性能    王信春;

談太陽能路燈原理    胡昊偉;黃敏;

用于聚合物太陽能電池的高效共軛聚合物光伏材料    李永舫;

太陽能廠跨洋吸金 幾家歡樂幾家愁    黃女瑛 DigiTimes

太陽能電池級(jí)多晶硅光伏項(xiàng)目落戶益陽    記者　 郭云飛 通訊員　 張世平

涉足太陽能光伏產(chǎn)業(yè)公司一覽    詹鈴

依靠太陽能的家庭    楊先碧

G風(fēng)帆 太陽能電池新貴    天同證券 張銳

PE“新銳”王剛：太陽能行業(yè)的堅(jiān)定支持派    本報(bào)記者 翁海華

行者集團(tuán)利用太陽能獲新突破    記者 張國(guó)偉

太陽能電池面臨出口為主的尷尬    無暇

邱第明:中國(guó)最早太陽能企業(yè)的跌宕起伏    本報(bào)記者王穎春 采寫

青海首條太陽能電池生產(chǎn)線投產(chǎn)    梁麗英

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

反型聚合物太陽能電池的研究    李福民

聚合物太陽能電池中光吸收增強(qiáng)效應(yīng)的研究    李國(guó)龍

聚光多結(jié)太陽能電池的設(shè)計(jì)、制備及可靠性研究    宋明輝

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的研究    陶晨

有機(jī)/聚合物太陽能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

有機(jī)小分子太陽能電池的效率優(yōu)化及衰減性研究    鄒業(yè)

太陽能電池正面銀漿的制備及其性能研究    郭桂全

知識(shí)流動(dòng)理論框架下的科學(xué)前沿與技術(shù)前沿研究    龐杰

量子點(diǎn)敏化太陽能電池：制備及光電轉(zhuǎn)換性能的改進(jìn)    宋鑫

三苯胺類染料分子的設(shè)計(jì)合成及其光伏性能研究    張璐

敏化太陽能電池中染料的合成研究    徐丹

高摩爾消光釕染料的合成及應(yīng)用    劉奭

基于太陽能的嵌入式路燈控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    劉春

利用不同陰極緩沖層改善有機(jī)小分子Pentacene/C_（60）太陽能電池的性能    劉瑞

用電化學(xué)阻抗譜研究染料敏化太陽能電池的電子傳輸與復(fù)合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子點(diǎn)太陽能電池的應(yīng)用    趙愛婷

太陽能電池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制備與性能研究    張興良

SCNTs和PPDIF應(yīng)用于聚合物太陽能電池中的研究    白靜璐

CuO薄膜的制備及其光伏特性研究    張春萍