《新型聯級供電子光敏染料的設計、合成及光電性質研究》是依託電子科技大學,由賈春陽擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型聯級供電子光敏染料的設計、合成及光電性質研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈春陽
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請擬以目前光電轉換效率較高的D-π-A類芳胺染料為參考，以TTF（tetrathiafulvalene，四硫富瓦烯）單元作為次級電子給體，通過引入數量不同的次級給體以及不同的共軛橋鍵，設計了一系列新型D-D-π-A類TTF/芳胺聯級供電子純有機光敏染料分子。通過理論計算分析目標分子的構型、能級結構及吸收光譜等特性，篩選可能具有較高光電轉換效率的新型供電子光敏分子，並進一步合成所篩選目標染料分子。通過對所得染料分子的電化學、光物理及其在染料敏化太陽能電池（DSSC）器件中光電轉換效率的表征，系統研究目標分子結構上的變化對於其吸收光譜、能級、電子傳輸、空間構型等以及相應染料敏化太陽能電池器件光電轉換性能的影響，進而構建光敏染料結構、物性、器件光電轉換性能三者之間的本質聯繫，為進一步得到新型、高效純有機光敏染料提供參考。
結題摘要
本申請以D-π-A 類芳胺染料為參考，將富硫單元（DTF/TTF）、吩噻嗪/咔唑/咪唑等衍生物單元作為次級電子給體，通過引入數量不同的次級給體以及不同的共軛橋鍵，設計了一系列新型D-D-π-A 類聯級供電子純有機光敏染料分子。深入研究了目標分子結構上的變化對於其吸收光譜、能級、電子傳輸、空間構型等以及相應染料敏化太陽能電池器件光電轉換性能的影響。結果如下：（1）隨著富硫單元數量的增加，相應光敏染料的光電轉換效率也明顯提升，說明利用富硫單元對三苯胺染料進行分子結構修飾是一種能夠提高光敏染料性能的有效方法。（2）吩噻嗪衍生物作為電子給體的光敏染料WY2敏化的DSSC電池較咔唑及三苯胺衍生物為電子給體光敏染料組裝成的電池表現出更好的光電性能。（3）在苯、噻吩以及呋喃單元作為共軛橋鏈的染料分子WD8-10中，基於呋喃為橋鏈的染料WD10得到了最高光電轉換效率6.79%。這是由於呋喃基團的電子密度大，從而導致了相應染料的吸收性能更好。加入CDCA後染料敏化的器件性能反而下降了，說明這類星射狀的染料結構能夠有效抑制染料在TiO2薄膜上的聚集。（4）光敏染料CD-7在THF和DMF溶劑中表現出不同的吸收特性，表明CD-7與不同的溶劑分子之間有著不同的相互作用。對TiO2膜進行敏化時，這種作用會影響光敏染料在TiO2表面的吸附結構和吸附密度進而影響得到的DSSC器件的性能。（5）設計了一種新穎的三層ZnO光陽極，以ZnO納米線作為底層，較小尺寸的ZnO微球作為中間層，上層採用較大尺寸的ZnO微球。這種新穎的三層光陽極結構，不但可以提高光生電子的傳輸率，又提高了電池光陽極的光散射能力及對染料的吸附量。
