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染料敏化纳米晶太阳能电池(DSC)是一种新型的光电能量转换器件,因其成本低(只有硅太阳能电池的1/5～1/10)、制造工艺简单、性能稳定、重量轻、适用范围广而受到广泛关注。本文针对目前工作中的一些热点与难点,重点研究了酞菁类化合物作为DSSC敏化染料的性能与及其敏化电极的光电性能,并尝试对TiO2电极进行掺杂研究,以改善电子输送,为进一步深入研究打下基础。
合成了中心金属为Ga、Ru、Zn、Fe,取代基为-COOH、-SO3H和-H的九种酞菁配合物,研究了制备条件和提纯方法。所采用的固相催化法操作简单可行,适用于制备酞菁配合物。元素分析和红外光谱测定与分析结果表明所制备的化合物组成与目标化合物相符。UV-vis光谱表明中心金属原子和取代基团并不改变酞菁配合物UV-vis光谱两个吸收带的基本形态。比较而言,中心原子不同,最大吸收峰值位置不同。取代酞菁配合物的吸收峰出现明显的红移。
研究了三个系列金属酞菁的循环伏安曲线,分析了其氧化还原特性。各系列金属酞菁的循环伏安图均有比较明显的氧化还原峰。镓在酞菁环上不显示氧化还原过程,锌没有变价不产生峰,只有羧基酞菁钌在0.32V的还原峰及对应的0.49V的氧化峰和酞菁钌在0.32V的还原峰及对应的0.42V的氧化峰是中心金属离子钌所产生,其它三对峰为类似酞菁环的氧化还原过程。
研究了三个系列金属酞菁染料敏化电极的光电性能。当取代基相同时,中心金属的不同对光电转换效率的影响表现为Fe
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