二氫吲哚類染料用于染料敏化太陽(yáng)能電池光敏劑的比較

【摘要】：采用密度泛函理論(DFT)和含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT)對(duì)四種二氫吲哚染料進(jìn)行研究,從中篩選出相對(duì)優(yōu)秀的染料敏化太陽(yáng)能電池光敏劑.對(duì)前線分子軌道的計(jì)算表明,二氫吲哚染料的前線分子軌道結(jié)構(gòu)非常有利于染料激發(fā)態(tài)向TiO2電極的電子注入.對(duì)真空中的紫外和可見(jiàn)光吸收光譜的計(jì)算表明,二氫吲哚染料的吸收光譜與太陽(yáng)輻射光譜匹配較好.對(duì)染料分子的能級(jí)計(jì)算表明,二氫吲哚染料的能級(jí)結(jié)構(gòu)比較適合于I-/I-3作電解液的TiO2納米晶太陽(yáng)能電池的光敏劑.二氫吲哚染料最低未占據(jù)分子軌道(LUMO)能級(jí)均比TiO2晶體導(dǎo)帶邊能級(jí)高,能夠保證激發(fā)態(tài)染料分子高效地向TiO2電極轉(zhuǎn)移電子.二氫吲哚染料最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級(jí)比I-/I3-能級(jí)低,保證了失去電子的染料分子能夠順利地從電解液中得到電子.與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較,得出在提高染料敏化太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率方面,對(duì)染料的關(guān)鍵要求是LUMO能級(jí)的位置.染料分子的穩(wěn)定性是染料敏化太陽(yáng)能電池使用壽命的關(guān)鍵因素.通過(guò)對(duì)化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)的比較表明,二氫吲哚染料的分子穩(wěn)定性基本相同.對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析表明,二氫吲哚染料1(ID1)的LUMO能級(jí)最高,分子穩(wěn)定性最好,在酒精溶液中的吸收光譜與太陽(yáng)輻射光譜匹配很好,在同類染料中是較好的染料敏化太陽(yáng)能電池光敏劑. 【作者單位】： 大連理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院近場(chǎng)光學(xué)與納米技術(shù)研究所;
【關(guān)鍵詞】： 密度泛函理論 染料敏化太陽(yáng)能電池 二氫吲哚染料 穩(wěn)定性
【分類號(hào)】：TM914.4
【正文快照】： 自從Gr覿tzel等[1-3]報(bào)道使用釕配合物光敏劑的高轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)能光電池以來(lái),染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)由于其價(jià)格低廉和高的轉(zhuǎn)換效率,一直具有相當(dāng)大的吸引力.染料是DSSC對(duì)太陽(yáng)能的利用效率的關(guān)鍵因素.釕染料,吸附在二氧化鈦納米晶表面來(lái)敏化太陽(yáng)能電池,展示了高的性能和穩(wěn)定

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