【摘 要】
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在近些年内,非金属香豆素类染料敏化太阳能电池(DSSCs)已经引起人们极大的关注.1但是香豆素类DSSCs 的能量转换效率依然不是很高,而香豆素染料在短波区域内又窄又弱的光
【机 构】
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西南大学化学化工学院 重庆 400715
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在近些年内,非金属香豆素类染料敏化太阳能电池(DSSCs)已经引起人们极大的关注.1但是香豆素类DSSCs 的能量转换效率依然不是很高,而香豆素染料在短波区域内又窄又弱的光吸收是导致其转换效率较低的原因之一.2 在本文中,我们采用一种新的策略来提高香豆素在短波区的吸光性能从而提高DSSCs 的性能,即在母本分子中引入缺电子基团(嘧啶和喹啉).本文采用密度泛函理论用不同的泛函研究了染料分子及染料-二氧化钛复合物的相关性质.同预计的一样,当染料分子中引入一个缺电子基团后,DSSCs 相应的光吸收效率、电子注入效率、电荷收集效率以及染料再生效率都得到了提高(见图1).当染料分子中加入两个缺电子基团后,光敏剂在短波区的吸收光谱发生了红移,吸收强度也有明显增强,但是在长波区内染料吸收光谱发生了明显的蓝移.在染料分子中引入两个嘧啶基团有利于电荷从染料供体部分转移到受体部分,也有利于电荷的注入.但是在敏化剂分子中引入两个喹啉基团会产生相反的效果.此外,我们也研究了缺电子基团对染料-二氧化钛复合物性能的影响.虽然缺电子基团可以加强染料与二氧化钛之间的电子耦合强度,但是改变不了其间接的电注入机理.文章中所用的这个有效策略为提高DSSCs 性能提供可行性指导,而且我们新设计的敏化剂分子将在太阳能电池应用中成为极具潜质的敏化剂.
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