1、分類號：064416密級：UDC：華東理工大學學位論文薹妾咝堂堂醚型彭垡遴迭趟王成有指導教師姓名：蘇建華教授華東理工大學精細化工研究所申請學位級別：博士專業(yè)名稱：應旦絲堂論文定稿日期：20130422學位授予單位：學位授予日期：論文答辯日期：華東理工大學20130528答辯委員會主席：評閱人：李富友教授易濤教授崔勇教授楊海波教授宋心遠教授房強研究員華東理工大學博士學位論文第1頁基于亞氨基芪電子給體的敏化染料及其性能摘要染料敏化太陽能電池

2、(DSSCs)是利用吸附在半導體表面的染料分子吸收太陽光，從而將太陽能轉換成電能的一種新型太陽能電池，具有制作工藝簡單、成本低廉、光電轉換效率較高等優(yōu)勢，引起了研究者們的廣泛研究。如何有效地提高染料敏化太陽能電池的光電轉換效率和使用壽命是目前染料敏化電池研究領域的關鍵問題。本論文創(chuàng)新性地將亞氨基芪化合物引入染料敏化電池，提高染料穩(wěn)定性。在以亞氨基芪化合物為電子給體的分子中，系統(tǒng)性地引入了不同的強吸電子基團，并測試了染料的光電性能及器件的

3、光電轉換效率。第一章，簡要介紹了有機染料敏化太陽能電池(DSSCs)的結構及其工作原理，評價電池性能的主要指標，納米晶半導體電極和電解質等的發(fā)展概況，綜述了目前染料敏化劑的研究進展，在此基礎之上提出了本論文的研究思路和主要內容。第二章，首次將亞氨基二芐和亞氨基芪基團引入染料敏化劑中，并以其為電子給體，噻吩作為兀共軛橋鏈，氰基乙酸為電子受體，合成了IDB一1，ISB—l，IDB一2和ISB一2，研究亞氨基二芐和亞氨基芪基團對染料敏化太陽能

4、電池性能參數(shù)的影響。對比亞氨基二芐和亞氨基芪兩種基團，基于亞氨基芪的染料具有更寬的吸收光譜，在可見光區(qū)具有更好的光捕獲能力。并在電子給體與噻吩基團中間引入烯烴鍵，研究其對染料吸收光譜的影響。烯烴鍵的引入可以有效地擴寬染料的吸收光譜。在AM15G100mWcm2光照條件下，染料ISB一2得到1314mAem2的短路電流、0649V的開路電壓、O68的填充因子和583％的光電轉換效率。第三章，以苯并噻二唑單元作為額外的受體，以亞氨基芪作為電

5、子給體，設計了四個DA兀A結構的染料S1～S4，考察引入吸電子基團苯并噻二唑后對染料的吸收光譜和能級、光電性能的影響。吸電子基團苯并噻二唑的引入，使染料的吸收光譜發(fā)生紅移，增強了染料的光捕獲能力。改變與受體相鄰的共軛基團，如噻吩和苯基，可以簡單有效地調節(jié)染料的能級，改進其光電性能。基于染料S1，S2，S3和S4的DSSCs的IPCE在350～550nln的區(qū)域內，均達到了60％，最高達到了90％。其中，基于染料S2的DSSCs得到121

6、1mAcm2的短路電流、0673V的開路電壓、066的填充因子和536％的光電轉換效率，在優(yōu)化條件后，得到1369mAcm2的短路電流、0722V的開路電壓、067的填充因子和671％的光電轉換效率。第四章，以喹喔啉單元作為額外的受體，以亞氨基芪作為電子給體，設計了兩個D—A_兀一A結構的染料Q1和Q2，考察引入吸電子基團喹喔啉后對染料的吸收光譜和能級、光電性能的影響。吸電子基團喹喔啉的引入，有效地減小了染料因吸附時羧基丟失質子而造成的