三芳胺和二氢吲哚作为给体的染料对钴电解质的染料敏化太阳能电池性能的影响

合成了两种有机染料,三芳胺染料XS51和二氢吲哚染料XS52,并分别用于钴基电解质和碘基电解质的染料敏化太阳能电池中. 考察了染料结构对光物理性能、电化学性能和电池性能的影响. XS51为含有四个己氧基的三芳胺结构,表现出较好的空间位阻,从而提高了光电压. XS52中二氢吲哚的给电子能力强,从而短路电流较大. 同碘电解质相比,所合成的染料更适合用于钴电解质的染料敏化电池中. 在100 mW/cm²的光强下,基于染料XS52的钴电解质太阳能电池总的光电转换效率达到6.58%.     

Ab Initio Simulation of Charge Transfer at the Semiconductor Quantum Dot/TiO2 Interface in Quantum Dot‐Sensitized Solar Cells

Quantum dot‐sensitized solar cells (QDSSCs) have emerged as a promising solar architecture for next‐generation solar cells. The QDSSCs exhibit a remarkably fast electron transfer from the quantum dot (QD) donor to the TiO₂ acceptor with size quantization properties of QDs that allows for the modulation of band energies to control photoresponse and photoconversion efficiency of solar cells. To understand the mechanisms that underpin this rapid charge transfer, the electronic properties of CdSe and PbSe QDs with different sizes on the TiO₂ substrate are simulated using a rigorous ab initio density functional method. This method capitalizes on localized orbital basis set, which is computationally less intensive. Quite intriguingly, a remarkable set of electron bridging states between QDs and TiO₂ occurring via the strong bonding between the conduction bands of QDs and TiO₂ is revealed. Such bridging states account for the fast adiabatic charge transfer from the QD donor to the TiO₂ acceptor, and may be a general feature for strongly coupled donor/acceptor systems. All the QDs/TiO₂ systems exhibit type II band alignments, with conduction band offsets that increase with the decrease in QD size. This facilitates the charge transfer from QDs donors to TiO₂ acceptors and explains the dependence of the increased charge transfer rate with the decreased QD size.     

Optical Properties of Neutral and Charged Low Band Gap Alternating Copolyfluorenes: TD-DFT Investigation

用含时的密度泛函(TD-DFT)方法研究了低带隙的中性和带电的交替共聚芴(Green 1),该化合物是由烷基取代芴和(1,2,5-噻吩基-3,4-硫重氮基)喹喔啉噻吩(T-TDQ-T)单元交替重复组成,对他们的激发态特性用二维(2D)和三维(3D)实空间分析方法做了进一步分析．对于中性的Green 1,分别得到其带隙、键能、激子结合能和核驰豫能．用3D跃迁密度方法对中性和带电的Green 1的跃迁偶极矩进行比较可显示出跃迁偶极矩的取向和强度;用3D电荷差异密度方法显示出激发后的中性和带电的Green 1电荷重新分布和比较,用2D实空间分析方法(跃迁密度矩阵)来研究中性和带电的Green1处于激发态时的电子空穴相干性．中性Green 1的激发态特性分别用TD-DFT和ZINDO两种方法进行了计算,比较得出电子-电子相互作用(在TD-DFT中)对激发态性质的重要影响．     

Energy Gap and Charge Transfer in Doped Quasi-One-Dimensional π-Conjugated Organic Ferromagnetic

The effects of polarons along main chain and spin-soliton-like along side-radical lattice in doped quasi-one-dimensional π-conjugated organic ferromagnets are studied by selfconsistent method. It is shown that the gap of spin-down and spin-up mid energy bands of the system decreases because new energy levels of localization states appear. The stability of organic ferromagnetic system is weakened with decreasing of the gap. In addition, it is also shown that there is charge transfer between main chain and side-radical lattice of the doped system.     

染料敏化太阳能电池Sm~(3+)掺杂TiO_2下转换光阳极的制备及性能

用溶胶-水热法制备了Sm3+掺杂的Ti O2粉体(Ti O2∶Sm3+),将其按不同质量分数掺杂到P25基体中,制备了具有下转换功能的光阳极,并将其用于染料敏化太阳能电池中,提高了电池的光电性能。荧光光谱显示,Ti O2∶Sm3+粉体可以将紫外光转换为570~700 nm的可见光。当下转换光阳极中Ti O2∶Sm3+粉体的掺杂质量分数为80%时,短路电流密度达到13.12 m A/cm2,与纯P25光阳极相比,提高了26.5%,转换效率也提高了23.5%。     

1.7 MeV电子辐照对CdTe太阳电池电流传输特性影响的图谱分析

研究了1.7 MeV的电子辐照对具有Anti-radiation glass/ITO/ZnO/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe∶Cu/Ni结构的碲化镉多晶薄膜太阳电池器件性能的影响。 抗辐照玻璃的使用, 有效防止了普通玻璃受辐照后性能变化对测试结果的影响。 利用光、 暗I-V, C-V, QE, AS等测试手段, 分析了包括开路电压、 短路电流、 转换效率在内的电池性能。 通过对比研究暗电流密度、 分析了辐照对电池电流传输特性的影响。 辐照后短路电流下降很大, 电池效率明显降低。 反向饱和电流密度有所增加, 表明太阳电池的pn结特性受到损伤, 而二极管理想因子几乎不变, 说明太阳电池电流的输运机制未发生了变化。 量子效率曲线证明是由于太阳电池结区损伤影响了光生载流子的收集。 辐照使载流子浓度下降为原来的40.6%。 导纳谱研究最终发生辐照会引入Cd2+缺陷能级, 其位置为Et-Ev=(0.58±0.02)eV, 俘获截面为1.78×10-16 cm2, 表明辐照会影响光生载流子的产生, 增加了载流子复合的概率, 使得反向暗电流增大, 最终导致电池的短路电流衰减。     

密度泛函理论研究有机太阳能电池界面的激子分离及电荷转移速率:DR3TBDT/PC60BM 体系

本文选择DR3TBDT/PC60BM体系为模型,采用量子化学中的密度泛函理论方法,分别计算了孤立的给受体分子以及复合物的基态结构性质、吸收性质、激发态电荷转移,并通过Rehm-Well表达式,Marcus理论的双势阱、双球棍模型以及广义的Mulliken-Hush (GMH)模型分别计算了电子转移和电荷重组过程中的Gibbs自由能变、内外重组能以及电子耦合,最后通过Marcus电子转移速率方程得出了界面的电荷转移和重组速率,从动力学角度为新材料的设计提供了理论表征手段.     

侧链结构对PPV/C_(60)组合体系的激发传递和电荷转移过程的影响

本文考察不同的侧链长度对聚对苯乙炔 (PPV)衍生物的光学性质等的影响 ,以及PPV/C60 的组合薄膜中的激发传递和电荷转移过程。结果表明随着连接在PPV的侧链长度的增长 ,其π π 跃迁带隙变窄 ,使得吸收和发射峰的位置逐渐红移 ;同时观测到PPV/C60 间存在着极有效的激发传递过程 ,从而使得PPV衍生物的荧光在很大程度上被C60 分子所猝灭 ;MD PPV/C60 组合膜中观测到了C-60 的吸收峰 ,这表明该体系存在着基态电荷转移过程 ,同时也表明PPV衍生物与C60 分子间的相互作用和PPV的侧链长短密切相关。     

掺杂PVK薄膜的荧光谱及电荷转移

根据PVK掺杂后荧光谱的变化，说明掺杂PVK薄膜的电致发光存在着从基质分子向掺杂分子的能量传递，用一个由单链模型扩展到包括杂质的哈密顿量进行数值求解，结果表明：在PVK和杂质分子之间有效的能量传递是源于它僮之间的电荷转移，且随着杂质浓度的变化，其荧光谱峰位的移动与掺杂前后系统总能量的改变及荧光谱强度与掺杂后转移的电荷数之间分别存在对应关系。该模型较好地解释了有关的实验结果。