双捕光染料分子的设计合成及其敏化太阳电池性能研究
结题报告
批准号:
21272079
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
曹德榕
依托单位:
学科分类:
B0112.功能分子/材料的合成
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
付建龙、肖逸帆、张海、向刚、戴学新、臧旭峰、曾娟、黄祖胜、林翰
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中文摘要
针对有机染料敏化太阳电池存在的效率和稳定性问题,设计合成一种既能提高其光电转换效率、又能增加其稳定性的新型有机染料- - 双捕光染料。通过在双捕光染料中引入两个捕光基团, 提高其光吸收强度和拓宽其光吸收范围;通过在双捕光染料分子中引入两个及两个以上的锚固基团, 使其能与半导体纳米晶表面发生多重键结, 避免其在使用过程中的脱落问题。研究双捕光染料体系的基本科学问题,揭示该体系的一般规律。组装双捕光染料敏化太阳电池,研究染料结构与电池性能之间的关系,探讨锚固基团对电池稳定性影响的一般规律。为设计合成新型高效有机敏化染料、提高染料敏化太阳电池的光电转换效率、增加电池的稳定性提供新思路和理论依据。
英文摘要
Inorder to solve the problems of dye-sensitized solar cells, this project focuses on the design and synthesis of a novel organic dyes which contain two separate light-harvesting units (coded as TLH-dye). TLH-dye is expected to improve the absorption efficiency of dye because the number of light-harvesting units is increased. By introducing a variety of donor (D), acceptor (A), π-bridge and anchoring groups with Suzuki coupling reactions, a series of intermediates with D-π-A structure as light-harvesting unit are prepared. Williamson reaction between the intermediates and dihaloalkanes affords TLH-dyes. The basic scientific topics of the TLH-dye system, such as the relationship between the absorption performance and the structure of the light-harvesting units, the structure and number of connecting groups, ect, will be studied, revealing the general law of the system. The TLH-dyes will be applied to assemble TLH-dye-sensitized solar cell. By testing the photoelectric conversion efficiency of the cell, the dual relationship between the molecular structure of the dyes and the performance of the cell will be studied and discussed in detail. This design of TLH-dyes might open up the promising possibility to prepare novel organic dye for an enhanced light-current conversion and provide new ideas to improve photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells.
染料敏化太阳电池是很有潜力的光电转换装置,但存在光电转换效率偏低和电池稳定性差等亟待解决的关键问题。本项目为尝试解决这些问题,设计合成一种具有独立的两个捕光基团的新型有机染料- -双捕光染料。主要研究内容如下:设计合成了一系列双捕光染料分子,表征了其分子结构,研究了双捕光染料的光物理性能和光电转换性能;在双捕光染料分子中引入两个及两个以上的锚固基团, 探讨染料结构与电池稳定性之间的关系;将这些染料构建新型染料敏化太阳电池,研究染料结构与电池性能之间的关系。本项目取得了一些重要的研究结果:1、与只有一个捕光基团的染料(简称为单捕光染料)相比,双捕光染料的摩尔消光系数大大提高(约提高了一倍),可显著提高其光吸收强度;2、通过改变两个捕光单元的捕光范围,可以拓宽染料的光吸收范围;3、锚固基团数的增加使染料分子能与半导体纳米晶表面发生多重键结,有效解决了染料分子在使用过程中的脱落问题,提高了电池的稳定性;4、这种染料的连接基结构和连接位置对染料的光电转换效率影响很大:连接基的长度要合适,太长会降低光电转换效率;连接基在给体上比在π桥上更能有效提高光电转换性能。项目发表SCI收录论文24篇,申请发明专利4件,其中一件已授权;培养博士研究生7名,硕士研究生2名。项目取得的研究成果为设计合成新型高效有机敏化染料、提高染料敏化太阳电池的光电转换效率、增加电池的稳定性提供新思路和理论依据。
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
Metal complex of polymer with 2-(pyridin-2-y1)-1H-benzo[d]imidazole unit as a selectivity-tunable chemosensor for amino acids
具有 2-(pyridin-2-y1)-1H-苯并[d]咪唑单元的聚合物金属络合物作为氨基酸选择性可调化学传感器
DOI:--
发表时间:2013
期刊:Sensors and Actuators B-Chemical
影响因子:8.4
作者:Wang, Lingyun;Zhou, Lixia;Li, Lin;Cao, Derong
通讯作者:Cao, Derong
Molecular design of the diketopyrrolopyrrole-based dyes with varied donor units for efficient dye-sensitized solar cells
用于高效染料敏化太阳能电池的具有不同供体单元的二酮吡咯并吡咯基染料的分子设计
DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.08.030
发表时间:2014-12
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Iqbal, Zafar;Wang, Lingyun;Meier, Herbert;Cao, Derong
通讯作者:Cao, Derong
DOI:10.1016/j.dyepig.2013.12.028
发表时间:2014-05
期刊:Dyes and Pigments
影响因子:4.5
作者:X. Zang;Teng Zhang;Zu-Sheng Huang;Z. Iqbal;D. Kuang;Lingyun Wang;H. Meier;D. Cao
通讯作者:X. Zang;Teng Zhang;Zu-Sheng Huang;Z. Iqbal;D. Kuang;Lingyun Wang;H. Meier;D. Cao
Impact of hydroxy and octyloxy substituents of phenothiazine based dyes on the photovoltaic performance
吩噻嗪基染料的羟基和辛氧基取代基对光伏性能的影响
DOI:10.1016/j.dyepig.2013.05.032
发表时间:2013-11-01
期刊:DYES AND PIGMENTS
影响因子:4.5
作者:Iqbal, Zafar;Wu, Wu-Qiang;Cao, Derong
通讯作者:Cao, Derong
D-pi-A-pi-A featured dyes containing different electron-withdrawing auxiliary acceptors: The impact on photovoltaic performances
含有不同吸电子辅助受体的D-pi-A-pi-A特色染料:对光伏性能的影响
DOI:--
发表时间:--
期刊:Dyes and Pigments
影响因子:4.5
作者:Cheng, Jia-Xiang;Huang, Zu-Sheng;Wang, Lingyun;Cao, Derong
通讯作者:Cao, Derong
具有超分子环化诱导荧光增强功能的高 选择性超分子荧光探针的合成与应用研 究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
柱芳烃光电功能材料的设计、合成与应用
  • 批准号:
    21772045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
柱芳烃聚合物荧光探针的合成及其结构和性能研究
  • 批准号:
    21572069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
柱型杯芳烃的合成及其超分子化学研究
  • 批准号:
    21072064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
吡咯并吡咯二酮聚合物电致红光材料的合成与性能研究
  • 批准号:
    20872038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
萘基苯酚醚衍生物的手性光开关性能研究
  • 批准号:
    20572111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    曹德榕
  • 依托单位:
国内基金
海外基金