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本文主要研究类黑卟啉染料在太阳能电池中的应用,设计并合成了基于黑卟啉分子T1(锌-β,β-四萘醌卟啉)的类黑卟啉染料T2(锌-β,β-三萘醌-羧基苯基卟啉)并将其用于染料敏化太阳能电池中研究其光电性能,并对黑卟啉分子T1作为钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的相关性能进行了研究。
以对甲苯磺酸、氨基乙酸、苯甲醇、3,4-二溴环丁砜、苯亚磺酸钠等为原料通过酯化成盐、甲酰化、脱氢、还原、脱羧、缩合、双烯加成等反应完成了重要中间体砜基吡咯、砜基卟啉和黑卟啉T1的合成,三并环锌卟啉11与4-乙炔基-苯甲酸进行双烯加成得目标分子T2。通过质谱,核磁共振氢谱等手段对各中间体和目标分子进行了结构鉴定。
将类黑卟啉染料T2分子应用到染料敏化太阳能电池中,对其进行光物理、电化学和光伏性能的研究和密度泛函理论计算。结果表明,T2分子具有极强的光捕获能力,较高的复合电阻和注入电子寿命,但是LUMO能级数值较低而且分布错乱,在很大程度上影响了电子的注入效率,导致器件的光电转化效率仅有0.1%。但是T2与N719复配器件的性能研究发现T2分子的引入可以有效提升器件的光捕获能力、复合电阻和注入电子寿命。
对黑卟啉分子T1分子进行了热稳定性,能级,成膜性等方面的研究,发现T1分子具备用作空穴传输材料的潜力;使用T1作为空穴传输层组装钙钛矿太阳能电池,达到了13.43%的光电转化效率,优于同等条件下的Spiro-OMeTAD(11.63%)。
以对甲苯磺酸、氨基乙酸、苯甲醇、3,4-二溴环丁砜、苯亚磺酸钠等为原料通过酯化成盐、甲酰化、脱氢、还原、脱羧、缩合、双烯加成等反应完成了重要中间体砜基吡咯、砜基卟啉和黑卟啉T1的合成,三并环锌卟啉11与4-乙炔基-苯甲酸进行双烯加成得目标分子T2。通过质谱,核磁共振氢谱等手段对各中间体和目标分子进行了结构鉴定。
将类黑卟啉染料T2分子应用到染料敏化太阳能电池中,对其进行光物理、电化学和光伏性能的研究和密度泛函理论计算。结果表明,T2分子具有极强的光捕获能力,较高的复合电阻和注入电子寿命,但是LUMO能级数值较低而且分布错乱,在很大程度上影响了电子的注入效率,导致器件的光电转化效率仅有0.1%。但是T2与N719复配器件的性能研究发现T2分子的引入可以有效提升器件的光捕获能力、复合电阻和注入电子寿命。
对黑卟啉分子T1分子进行了热稳定性,能级,成膜性等方面的研究,发现T1分子具备用作空穴传输材料的潜力;使用T1作为空穴传输层组装钙钛矿太阳能电池,达到了13.43%的光电转化效率,优于同等条件下的Spiro-OMeTAD(11.63%)。