【摘 要】
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染料敏化太阳能电池(DSSC)一直是有机太阳能电池研究的热点,而设计新的给体砌块和染料分子是提高电池效率和稳定性的一种思路。为了开发新的平面化给体砌块,本文设计并合成出了一种平面化的三苯胺给体CM,并引入甲氧基修饰提高其给电子能力,利用Ullmann反应、亲核加成等反应合成出了给体CMo,与常见的三苯胺给体MTPA和吲哚啉给体YD作为参照,研究了平面化给体CMo的吸收光谱和分子轨道能级,测试结果显
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染料敏化太阳能电池(DSSC)一直是有机太阳能电池研究的热点,而设计新的给体砌块和染料分子是提高电池效率和稳定性的一种思路。为了开发新的平面化给体砌块,本文设计并合成出了一种平面化的三苯胺给体CM,并引入甲氧基修饰提高其给电子能力,利用Ullmann反应、亲核加成等反应合成出了给体CMo,与常见的三苯胺给体MTPA和吲哚啉给体YD作为参照,研究了平面化给体CMo的吸收光谱和分子轨道能级,测试结果显示,CMo相对于MTPA和YD,不仅吸收光谱得到拓宽、可离域化程度很大,具有更好的给电子能力,而且其LUMO能级更高,具有更大的电子转移驱动力,说明了CMo作为一种新的给体砌块的可适用性。以CM和CMo为电子给体,苯并三氮唑为第一受体、嘧啶环为第二受体、氰基乙酸为锚定基团,利用Heck反应、Wittig反应等反应合成出两个电荷分离型(CS型)染料分子CMBT-Pyc和CMoBT-Pyc,与不具有平面化三苯胺给体染料MTPABT-Pyc作为参照,测试了染料分子的稳态光谱、瞬态光谱、分子能级等,结果显示,染料CMBT-Pyc和CMoBT-Pyc的吸收光谱都得到了拓宽,但相应的能级差减小,电子转移速率减小。将目标染料CMBT-Pyc和CMoBT-Pyc用作DSSC的光敏剂,制备DSSC器件,测试分析器件的光伏性能,并结合光物理过程对结果进行分析,与MTPABTPyc相比,虽然吸收光谱有所拓宽,其PCE反而下降,是因为由于甲氧基的修饰,虽然增强了给体的给电子能力,但削弱了染料在薄膜上的分子间相互作用,并且降低了染料在光阳极上的吸附量,使得其PCE有所减小。本文为新型敏化染料的设计提供了指导。
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