新型吲哚啉敏化染料的合成及性能研究

【摘要】进入二十一世纪以来，随着全球社会经济的迅速发展，人类面临的能源和环境问题逐渐增多。随着不可再生的化石燃料尤其是煤和石油等资源的过度消耗，可能会引发人类新一轮的能源危机。为了寻找一种可再生的且能代替化石燃料的新型能源，科研工作者开始了对新能源领域的研究进程。在众多能源中，太阳能作为一种可再生的能源是最有发展前景的新能源之一。太阳能具有很多其他能源不具备的优点：存总储量丰富；对环境友好型能源；无地域限制；开发利用方便等。总之，随着不可再生资源的大量消耗，寻找可再生资源势在必行。太阳能电池是将太阳能转化为电能的最直接的装置，受到世界范围内研究者们广泛关注。染料敏化太阳能电池作为一种新型的太阳能电池得到进一步发展，因其具有较高的光电转换效率，低廉的生产成本和简单的制备工艺等优点。染料敏化剂作为染料敏化太阳能电池的关键组成部分备受关注。近些年，纯有机染料敏化剂因其具有较高光电转换效率，简单的制备过程，低廉的生产成本和容易调谐等优点，受到广大研究者们的高度关注，因此纯有机染料敏化剂也得到较快的发展。基于上述考虑，本论文设计合成了两个染料敏化剂分子，并以其作为太阳能电池敏化剂，对电池的性能进行了研究。第1章简要介绍染料敏化纳米晶太阳能电池的结构和工作原理以及评价电池优劣的性能指标，同时还介绍了染料敏化剂的特点和分类，综述了近些年的太阳能电池染料敏化剂的研究进展及其现状，最后提出了论文的设计思想和研究内容。第2章分别以具有不同电子传输能力的噻吩和呋喃代替乙烯基噻吩基团作为共轭π桥，以咔唑-吲哚啉连接基团作为染料电子供体（donor），以氰基丙烯酸酸作为染料的电子受体(acceptor)，设计并合成了两种新型的D-D-π-A体系敏化染料WBS-1T和WBS-1F。第3章以染料C-CA为参比染料，分别对染料WBS-1T和WBS-1F进行了光物理和电化学性能研究，同时通过使用高斯03程序的6-31G基组混合密度函数理论（B3LYP）对染料进行量化计算，以深入了解该类染料的电子特性。第4章以染料C-CA为参比染料，分别对染料WBS-1T和WBS-1F进行了光伏性能研究。染料WBS-1F获得最好的性能，Jsc=16.28mAcm-2，Voc=779mV，FF=0.748，η=9.49%。此外，三种染料都分别应用于离子液体电解质DSSCs中。染料WBS-1F在拥有高稳定性的同时表现出最高的η值(8.03%)。经过1000h的老化测试后，其综合光电转化效率η仍为7.60%，仅仅比初始值降低5%。第5章结论。
【作者】王宝；
【导师】刘博；刘庆彬；
【作者基本信息】河北师范大学，有机化学，2014，硕士
【关键词】染料敏化太阳能电池；吲哚啉；染料敏化剂；纯有机染料；

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