含三个独立捕光单元的高吸光效率有机光敏染料研究
结题报告
批准号:
61368006
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
洪艳平
依托单位:
学科分类:
F0509.光学和光电子材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈正旺、周华茂、黄建平、何秀文、廖圣良、李田、季秀玲
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中文摘要
光敏染料是染料敏化太阳能电池(DSCs)中极为重要的结构部件,其吸光效率低是导致DSCs光电效率不高的主要因素之一。拓宽并增强染料在可见乃至近红外区对光的响应是提高DSCs 光电效率的有效手段。本项目在前期研究基础上,以饱和烷基链为连接基将三个性能优异吸光互补的Donor-π-Acceptor 单元引入到一个分子中,制备含有三个独立捕光单元的新型有机光敏染料。通过改变连接基长度或单独修饰D-π-A单元中的电子给体或π桥,调控染料的光物理、电化学性质,使染料在可见乃至近红外区具有高光电响应能力,并实现染料能级水平与TiO2导带及电解质中氧化还原电对能级较好地匹配;研究染料结构变化对DSCs 开路电压、短路电流密度、光电效率等光电性能参数的影响,探寻并构建染料结构与DSCs 高光电效率之间存在的一般规律,为制备稳定、高效的DSCs 光伏器件提供新材料和新思路。
英文摘要
Organic sensitizers is well known as a crucial component of dye-sensitized solar cells(DSCs). Low light-absorption efficiency of the organic sensitizers is one of the key factors which lead to low overall conversion efficiency of the DSCs. Broadening and enhancing the absorption of the dyes in the whole visible and near IR regions is an effective way to improve the overall conversion efficiency of the DSCs. Here, three excellent Donor (D) -π bridge (π) -Acceptor (A) units (i.e., light-harvesting units) of absorption range of complementary will be introduced into one dye molecule by the saturated alkyl chain, and series of novel organic sensitizers featuring three light-harvesting units will be synthesized. The photophysical, electrochemical properties of the dyes can be regulated through tailoring the alkyl chain, or the donors and the π-bridges of D-π-A units, respectively, which will result in high response to the sunlight in the range of whole visible and near IR, and will make a good match of the energy leverls of the dyes with the conduction band of TiO2 and with the redox potential of the electrolyte. Moreover, on evaluating the photovoltaic performances (e.g. open circuit voltage, short circuit current, fill factor, and overall conversion efficiency) of DSCs influenced by the structure of the dyes, a general rule between the structure of the sensitizers and the high overall conversion efficiency of DSCs would be built, and it is hope to provide new materials and new ideas for fabricating of photovoltaic devices featuring stablity and high conversion efficiency.
染料敏化电池(DSSCs)是一种能将太阳能直接转换为电能的最有效的光电器件。有机光敏染料作为染敏电池的一个关键组成部分,在DSSCs起到吸收太阳光子、电荷分离以及向半导体导带注入电子等至关重要的作用,其吸光性能的优劣直接影响染敏电池的光伏性能。本项目为了提高染料的吸光效率,设计并合成了三个系列的含三个独立捕光单元的有机光敏染料和一个系列的含芳胺N-长链烷氧基苯甲酸的三吸附基团的A-π-D-π-A有机光敏染料,所有新化合物(含中间产物)结构均通过1HNMR、13CNMR、HRMS确认并加以表征。系统测试了第一、第二系列染料的光物理、电化学性质和所组装染敏电池的各项光电性能参数(如总光电转换效率、IPCE、电化学阻抗、电子寿命等),结果表明,引入供电能力更强且含烷基链的能量天线可显著提高染料的吸光能力而提高电池的短路电流密度,同时烷基链可防止染料在膜上的聚集而提高电池的开路电压;其次,染料结构中更长的饱和烷基连接基可阻止注入TiO2膜内的电子与电解液中碘离子复合而具有更长的电子寿命,从而可抑制产生暗电流,进而增大电池的短路电流密度和提高电池的开路电压。更高的短路电流密度和开路电压使敏化电池呈现出更大的总光电转换效率。研究结果可为后续高效染料的设计提供一定的理论基础和经验借鉴。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effect of structural optimization on the photovoltaic performance of dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole-based dye-sensitized solar cells
结构优化对二噻吩并[3,2-b:2-,3-d]吡咯基染料敏化太阳能电池光伏性能的影响
DOI:10.1039/c7ra05716d
发表时间:2017
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Hai Zhang;Zafar Iqbal;Zhen-E. Chen;Yan-Ping Hong
通讯作者:Yan-Ping Hong
Synthesis of double D-A branched organic dyes employing indole and phenoxazine as donors for efficient DSSCs
使用吲哚和吩恶嗪作为高效 DSSC 供体合成双 D-A 支化有机染料
DOI:10.1016/j.tet.2014.03.086
发表时间:2014-09-09
期刊:TETRAHEDRON
影响因子:2.1
作者:Hong, Yanping;Iqbal, Zafar;Cao, Derong
通讯作者:Cao, Derong
基于电池PCE提升的筒状多电子传输通道有机光敏染料研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    洪艳平
  • 依托单位:
基于SNAr反应的靶向HSO3-荧光探针构建及磺胺兽药残留快速检测研究
  • 批准号:
    61965011
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    41.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    洪艳平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金