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两种新型含噻吩衍生物的卟啉材料的合成及光伏性能研究

2018-12-19向钠郭清华曾礼丽

新型工业化 2018年10期
关键词:效率

向钠,郭清华,曾礼丽

(湖南理工职业技术学院,湖南 湘潭411104)

0 引言

染料敏化太阳能电池(DSSC)的提出是由瑞士的Grätzel 教授首次提出,他们实验室合成的钌吡啶染料转换效率达到了7.1%,自此DSSC得到了科研工作者的关注和研究[1]。染料敏化太阳能电池是由光敏剂剂、光阳极、对电极和电解质等四个部分组成,而光敏剂的研究是当前DSSC研究的中热点之一。在光敏剂的研究中,多吡啶钌染料是一种转换效率比较好的染料,比如:N719,N3等染料的光电转换效率超过了11%。但是这些染料也有限制其大规模发展的因素:①稀有元素钌比较昂贵;②TiO2容易引起钌光敏剂光解而降低其太阳能电池的稳定性。因此,研究更加便宜、高效稳定的染料成为很多研究者的重要方向,在众多的染料中,卟啉由于在可见光区具有较强的光吸收性能得到广泛关注。

为了进一步提高卟啉染料分子的能量转化效率,本文合成了β位噻吩修饰卟啉结构D1和中位二噻吩修饰卟啉结构D2 (见图1)。其中D1的结构是在β位引入双键己基噻吩,其目的是增强染料的共平面性,使电荷的传输更加有利;而己基的引入主要是考虑降低相邻卟啉分子的在TiO2上的聚集几率。而D2的结构则是在卟啉中位引入了双己基噻吩,其目的是加宽染料的吸收光谱。同时,本文还对两种染料的光物理、电化学和能量转换效率进行了比较研究。

图1 染料D1、D2分子结构图Fig.1 Molecular structure diagram of D1 and D2

1 染料的合成与表征

1.1 D1的合成方法

D1和D2的合成路线如图2所示,D1染料的合成中,化……

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