隨著當今社會快速的發(fā)展,人類對能源的需求在不斷增長。但是日益衰竭的化石能源已經遠遠不能滿足社會快速發(fā)展的需求,并且還會帶來環(huán)境污染、能源短缺等嚴重問題。發(fā)展可再生能源是解決上述問題的有效途徑之一。太陽能在可再生能源中具有以下獨特的優(yōu)勢:第一,太陽能不受地域限制,可以直接收集利用;第二,太陽能是最好的清潔能源之一;第三,太陽能儲備充足,每年太陽輻射在地球上的能量將近130萬億噸煤。太陽能電池是直接利用太陽能的有效途徑,其種類繁多,包括硅基太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池以及染料敏化太陽能電池等等。其中,染料敏化太陽能電池因其具有制造過程簡單、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點而成為科學家們研究的熱點。染料敏化劑是染料敏化太陽能電池的重要組分之一,對電池的整體效率起著至關重要的作用。與金屬類染料相比,有機染料具有原材料豐富、摩爾吸光率高、制備工藝簡單以及分子結構可調控等優(yōu)點。但是,目前有機敏化劑類電池的光電轉換效率還普遍偏低,嚴重制約了其大規(guī)模的商業(yè)化生產。所以,尋找高效、廉價的有機敏化劑是染料敏化太陽能電池領域的研究熱點。有機染料結構多變,樣式繁多,如何從諸多的染料中挑揀出性能優(yōu)異的敏化劑是提升電池整... 

【文章來源】：河南大學河南省

【文章頁數】：103 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

使用“染料敏化”和“太陽能”關鍵詞可檢索到的出版物數量[1]

第一章緒論31.2.2染料敏化太陽能電池的結構與工作原理染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種直接將太陽輻射轉化為電流的半導體光伏器件。主要由圖1-2所示的四部分組成：(1)光電陽極，由沉積在透明導電玻璃基板上的中孔氧化物層(通常為TiO2)組成，用來分離和傳輸電荷。(2)敏化劑，染料敏化太陽能電池的核心組成部分之一，主要是捕獲太陽光并產生激發(fā)電子。(3)對電極，通常是由鍍鉑導電玻璃基板制成，主要是催化還原處于氧化狀態(tài)的電解質。(4)氧化還原電解質，收集對電極上的電子，促進染料的再生；考慮到器件的穩(wěn)定性，通常采用I-/I3-與Co(II/III)氧化還原對。圖1-2染料敏化太陽能電池的結構及工作原理染料敏化太陽能電池的工作原理類似于光合作用，主要包括以下幾部分：(1)染料相當于植物中的葉綠素，是光收集元件，吸收太陽光后電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，隨即激發(fā)態(tài)的電子注入到TiO2半導體的導帶中；(2)電子擴散至導帶基底后流入外電路；(3)處于氧化態(tài)的染料被電解質還原再生；(4)氧化態(tài)的電解質從對電極接受電子后被還原，從而完成一次循環(huán)。在太陽光的照射下，此循環(huán)過程可以一直進行，持續(xù)產生光電流。

第一章緒論5圖1-3多吡啶釕(II)配合物以及N3、N719和N749染料的分子結構式圖1-4染料RC-T51、RC-T52和RC-T53的分子結構式卟啉化合物因在可見光區(qū)具有很強的光吸收能力和可修飾反應位點受到了眾多研究者廣泛而深入的研究。2009年，Diau,Yeh及同事開發(fā)了第一個D-π-A型“推拉”卟啉染料，其代表性分子編碼為YD1[14](圖1-5)。與參考染料YD0(圖1-5)相比，YD1的光電轉換效率為6.0%，大大高于YD0的2.4%。基于YD1開拓性的工作，該研究小組于2010年報道了一系列基于二芳基氨基供體的染料，其中代號YD2(圖1-5)染料效率可達6.56%。這為后來開發(fā)具有里程碑意義的染料YD2-o-C8[15]和SM315[16](圖1-6)奠定了堅實的基矗目前，使用鈷基電解質的敏化劑SM315的光電轉化效率高達13%。迄今為止依舊是此類敏化劑最高效率保持者。Zhou等人在染料SM315和SGT-021(圖1-7)的


本文編號：3280962