染料敏化太陽能電池中二聚噻吩類光敏染料構(gòu)效關(guān)系的理論研究

【摘要】：D-π-A型有機光敏染料結(jié)構(gòu)上的微小差異會引起器件性能的顯著不同.為了合理解釋染料分子1和2(給體分別為咔唑和二氫吲哚)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,采用密度泛函理論(DFT)和含時密度泛函理論(TD-DFT)討論了包括紫外-可見吸收光譜、光捕獲效率、電子注入驅(qū)動力、垂直方向偶極矩和電子轉(zhuǎn)移數(shù)目在內(nèi)的一系列影響染料性能的理論參數(shù).結(jié)果表明,在光捕獲效率和電子注入效率差別不大的情況下,染料分子2較低的染料再生效率可導致其短路電流較小;同時,在由光誘導產(chǎn)生的從染料分子轉(zhuǎn)移到半導體的電子數(shù)目以及電子復合程度相差不大的情況下,染料分子1垂直方向上較大的偶極矩則可導致其具有較高的開路電壓.計算結(jié)果與實驗值相吻合,有望對今后設(shè)計合成高效光敏染料提供一定的理論指導. 【作者單位】： 東北師范大學化學學院 功能材料化學研究所;
【關(guān)鍵詞】： 染料敏化太陽能電池 D-π-A型有機染料 光捕獲效率 染料再生效率 密度泛函理論
【基金】：國家“九七三”計劃項目(批準號:2009CB623605) 國家自然科學基金(批準號:211311001,21273030,212030190) 吉林省科技發(fā)展計劃項目(批準號:201201071)資助
【分類號】：TM914.4
【正文快照】： 自從1991年Grtzel等[1]報道了具有簡單結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽能電池(DSSCs)具有高達7%的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE,η)以來,DSSCs即引起了廣泛關(guān)注[1,2].與傳統(tǒng)的硅基半導體太陽能電池相比,DSSCs具有高能量轉(zhuǎn)換效率及低成本等優(yōu)點.目前,實驗上以多吡啶釕配合物為光敏劑的DSSCs的η已達

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