《基於鈷電解質的光敏染料的研製及光伏性能研究》是依託天津理工大學，由薛松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於鈷電解質的光敏染料的研製及光伏性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：薛松
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
染料和電解質是影響染料敏化太陽能電池(DSCs)光伏性能的關鍵部分，已經成為DSCs的研究熱點。本項目擬設計合成具有給體-共軛橋-受體結構的新型染料，著力提高染料的光捕獲能力和抑制電子複合能力，使之能適用於鈷電解質。染料中適當剛性結構、富電子的共軛橋，可以拓寬染料的光譜回響範圍，提高染料的摩爾吸光係數；一定數量的長鏈烷基，可以阻止電解質離子向二氧化鈦薄膜層靠近，減少電子複合；共軛橋上構築的氮、氧等雜原子可以提高染料的供電性能和電子注入效率。在研究染料的同時，合成二齒和三齒含氮配體，開發新型高效的鈷電解質。項目以新型染料和配體的設計與合成為主線，研究染料和鈷電解質的結構對光伏性能的影響，揭示它們的構效關係及協同作用規律，為設計合成性能優良的染料提供實驗和理論基礎，研究成果對提高DSCs的光電轉換效率和開發利用太陽能具有重要的現實意義。
結題摘要
深入理解有機光敏劑的構效關係對光敏染料設計合成和染料敏化太陽能電池（DSC）的發展具有重要意義。項目通過分子工程，設計合成32個新型有機染料化合物，具有光譜回響範圍寬、抑制電子複合的優點，為開發實用性的染料敏化太陽能電池提供重要的研究基礎。合成了新型氮吡咯噻吩共軛橋結構的染料，富電子的氮吡咯噻吩引入共軛橋中，能有效的拓寬染料的吸收光譜，增強摩爾吸光係數，減少鈷基電解質傳輸速度較慢的不足，提高鈷基電解質的光電流密度；設計合成了茚基三芳胺供電基團的染料，將立體大空間位阻結構的三聚茚基團引入到光敏劑分子骨架中，可以提高摩爾吸光係數，而且其剛性大空間位阻結構，還能高效的抑制電子在TiO2/染料/電解質界面間的電子複合，從而使其開路電壓得到很大的提升；設計合成咔唑類芳胺供電基團的染料，以咔唑衍生物作為供電基團合成非對稱型的有機光敏染料，通過對三芳胺中一個供電基的改變，可以實現對光敏染料空間結構的精細調節。通過染料的共軛橋和供電體結構的最佳化，有效調節有機染料的能級、光譜以及光伏性能，設計合成的三聚茚三芳胺為供電基團，以氮吡咯噻吩為共軛橋的新型染料，製備的有機染料敏化太陽能電池在標準光強照射下獲得了9.7%的光電轉換效率。本項目研究結果為新型有機染料的設計合成提供了有益實驗方法和理論依據，對深入理解光伏電池的基本原理和規律具有重要意義。
