染料敏化半导体纳晶薄膜太阳能电池-染料分子结构与光电转换性能关系的研究
染料敏化的纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极因其光电性能优异、稳定性好以及制作成本低廉而成为一种大有应用前景的新型太阳能电池.但是这一体系无论是从基础研究还是应用研究的角度来看都还存在一些问题有待于进一步探讨.特别是系统地开展染料分子结构对光电性质影响的研究还不多见.而且,目前表现最佳的纳晶TiO<,2>太阳能电池的能量转换效率也只有10%,要比以单色光吸收为基础的量子转换器转换效率上限33%要低很多.引起这种差别的主要原因是:开路光电压比理论值低很多以及染料敏化吸收光谱与太阳光谱重叠 不好,太阳能的利用率不高,特别是长波范围内.该论文选择染料敏化的纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极为研究对象,针对该体系所存在问题,主要进行了以下工作:一、合成出十二种联吡啶钌衍生物敏化剂(化合物ⅠˉⅫ),除了化合物Ⅱ和Ⅺ其十个都是新化全物.对新化合物逐个进行了红外光谱、核磁共振、质谱鉴定.并将这些染料吸附在纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极上测定光电数据,根据这些数据系统地研究了空间立体因素、吸附作用以及取代基给受电子能力对染料敏化的纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极光电性能的影响;二、研究了有互补吸收的联吡啶钌RuL<,2>(NCS)<,2>与方酸菁(Sq)染料对纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极的协同敏化作用;三、采用吡啶衍生物(1-甲基-4,4''-联吡啶碘盐和4-特丁基吡啶)对染料敏化的纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极进行表面修饰,发现这两种表面修饰剂都能够提高开路光电压和填充因子,但对光电流没有影响,使得染料敏化的纳晶多孔TiO<,2>薄膜电极的光电转换效率得以改善.
- 作者：
- 侯原军
- 学位授予单位：
- 中国科学院感光化学研究所
- 专业名称：
- 有机化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 1997年
- 导师姓名：
- 曹怡；张宝文
- 中图分类号：
- TN301；O62
- 关键词：
- 染料；敏化；半导体纳晶薄膜；太阳能；染料分子结构；光电转换
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