《用於染料敏化太陽能電池的紅外染料的開發》是依託大連理工大學,由楊希川擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用於染料敏化太陽能電池的紅外染料的開發
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊希川
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
設計合成一類新型D-π-A有機光敏染料用於染料敏化太陽能電池的製備。與傳統染料結構設計不同，在染料分子中引入帶有羧基的側鏈鑲嵌基團，使之與電子受體相分離。染料與TiO2鍵合後，染料的激發態電子經由染料的吸電子部分，而不是經由羧基注入到TiO2的導帶，這樣，可以同時微調染料分子上的供電子部分和吸電子部分，使其HOMO及LUMO電位分別與I-/I3-的氧化還原電位及TiO2導帶電位精確匹配， 從而降低電子躍遷能量，使染料的最大吸收波長拓展到近紅外區域。利用這類有機光敏染料組裝染料敏化太陽能電池，使其有效捕獲太陽能紅外光譜。在此基礎上，與傳統染料相結合進一步製備雙波段疊層太陽能電池，預期將會對染料敏化太陽能電池的光電轉換效率有大幅度提高。
結題摘要
光敏染料作為染料敏化太陽能電池的核心組成部分，對電池的光電轉換性能有著決定性的作用。設計開發高效、穩定、廉價的光敏染料能夠有效降低電池成本，進而推進染料敏化太陽能電池的產業化進程。太陽光譜在近紅外區域甚至紅外區域光子能量巨大，因此設計開發具有近紅外光譜吸收的光敏染料成為獲得高效電池的一個重要途徑。同時，根據國內外研究進展，我們及時調整了研究方向，開發高效近紅外光敏染料的同時致力於新型氧化還原電對及高效、穩定純有機光敏劑的開發。 圍繞這一中心指導思想，自2011.1.1以來，開展了一系列的科研工作，截止目前共發表學術論文27篇。 設計合成了以側鏈羧酸作為吸附基團，四氫喹啉衍生物為供電子體，含多個氰基的強吸電子體作為電子受體，在近紅外區域有良好的光電轉換效率的光敏染料HY113。相對於先前發表的染料HY103，在 HY113中己基長碳鏈的引入，較好的抑制了電子複合，以HY113 為光敏劑的DSSCs獲得了5.1%的光電轉換效率。 利用近紅外吸收性能較好的染料HY113與在短波長可見光區域具有良好吸收性能的染料CM203及CMR103共同用於製備共敏化染料敏化太陽能電池，獲得了8.2%的光電轉換效率。共敏化電池有效提升了電池對太陽光的利用率。 選用在近紅外區域具有較強吸收的光敏染料HY103 與在可見光短波長區域具有較強吸收的染料 TH305 相結合，製備了雙波段疊層太陽能電池，大幅度提高了染料敏化太陽能電池光譜回響範圍，獲得了 11.5 %的光電轉換效率。 此外，根據國內外學術動向，及時調整科研方向，設計開發了一系列基於新型氧化還原電對的電解質並套用於染料敏化太陽能電池，其中基於對苯二酚/苯醌為氧化還原電對的雜合多組分電解質套用於染料敏化太陽能電池獲得了8.4%的光電轉換效率。
