方酸菁染料掺杂聚对苯乙炔太阳电池研究

本文把方酸菁染料掺杂在聚[2-甲氧基-5(2-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV)共轭聚合物中,利用方酸菁染料在可见光的良好吸收以提高器件对光谱的利用。用Ti(OC3H7)4作为纳米TiO2前驱物直接和MEH-PPV、方酸菁染料(Hydroxy Squaraine,Sq)混合旋涂来制作连续的互穿网络器件。通过紫外-可见光吸收光谱得到掺杂后体系在650nm左右吸收得到加强,通过荧光测试发现体系MEH-PPV(5mg/mL)∶Sq(0.1mg/1mL)为4∶1(v∶v)掺杂Ti(OC3H7)4(80μL/mL)体积为50%时,荧光几乎被完全淬灭。测试了器件ITO/MEH-PPV/∶Sq∶TiO2/A,ITO/TiO2/MEH-PPV∶Squaraine∶TiO2/A l的光电性能,在AM=1.5,1000W/m2白光下单层器件的FF为0.31,Voc=54Mv,Isc=1.4mA,能量转换效率为0.008%。在同样条件下双层器件FF为0.12,Voc=203mV,Isc=0.048mA,能量转换效率为0.009%。     

高结晶度方酸菁染料全溶液制备平面异质结有机太阳能电池

高结晶度有机半导体材料由于分子紧密堆叠,电荷迁移率高,但其在普通有机溶剂中溶解度低,溶液可加工性较差,限制了其在有机光电产品中的应用。本文设计合成了一种甲基修饰的高结晶度方酸菁类染料(DM-SQ),利用三氟乙酸溶剂溶液涂布制备DM-SQ薄膜。研究发现溶液制备的DM-SQ薄膜结晶度高,与真空沉积的DM-SQ薄膜比较,空穴迁移率更高(5.28×10_^-4 vs. 7.53×10_^-5 cm_² v_^-1 s_^-1)。以DM-SQ作为给体,PC₆₁BM作为受体,制备了平面异质结太阳能电池。溶液法制备的器件平均能量转换效率明显高于真空沉积器件(6.08±0.19％和3.56±0.22％)。     

冠醚方酸碲碳菁染料的合成研究

合成了不对称冠醚方酸碲碳菁染料和对称冠醚方酸碲碳菁染料，并探讨了对称冠醚方酸碲碳菁的合成方法及反应条件，提出了其可能的反应机理。     

含有萘酰亚胺的菁染料太阳能电池敏化剂的合成

通过Click反应把萘酰亚胺化合物连接到含有醛基的吲哚上,再通过醛基和吲哚碘盐的Knoevenagel缩合反应合成出带有萘酰亚胺部分的菁染料,用NMR、MS、元素分析、UV-Vis等方法对其结构和性能进行了表征和测试。     

吲哚方酸菁染料在表面活性剂水溶液中的光降解

考察了4种含有不同N位取代基的对称吲哚方酸菁染料在阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂曲拉通(TX-100)水溶液中的光降解行为,结果表明,表面活性剂对染料分子具有保护作用,其影响大小为CTAB>TX-100>SDS,分子中有羧基的染料受影响程度最大。在表面活性剂浓度较低时,染料光降解程度随着表面活性剂浓度的增加而增加,但形成胶束后,染料的光降解程度则随着表面活性剂浓度的升高而降低。     

半菁类染料敏化太阳能电池的光电化学性能研究

研究了三种不同长度碳链取代的半菁类染料2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1,3,3-三甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC1)、2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1-丁基-3,3-二甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC2)和2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1-辛基-3,3-二甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC3)敏化太阳能电池的光电化学性能。其中BIDC1的敏化效果最好,在100mW/cm2氙灯光源下,开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别是430mV、1.31mA/cm2、0.52、0.29%。研究表明,随着半菁染料碳链取代基的增长,光电转换效率逐渐降低。     

五甲川菁染料的敏化作用及其在Gratzel型太阳能电池中 …

采用新染料五甲川菁（Ｐｅｎｔａ Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｙａｎｉｎｅ）敏化ＴｉＯ２纳米结构电极,ＵＶ－Ｖｉｓ吸收光谱和光电化学结果表明,使用该染料敏化使ＴｉＯ２纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区,可显著地提高ＴｉＯ２纳米结构电极在可见光区的阳极光电流强度,明显改善光电转换效率。结合吸收光谱、电化学和光电化学结果初步讨论了敏化电极的光生电流的机理。     

新型吡喃鎓方酸菁染料溶剂效应、聚集行为研究

本文研究了五个吡喃鎓方酸菁染料的溶剂效应,发现最大吸收峰波数υ与函数f(n,ε)存在较好的线性关系,而Bayliss函数项(n²-1)/(2n²+1)决定了吸收光谱的位移变化Δυ,同时还分析了氢键相互作用对理论函数模型的误差.根据染料的聚集动力学证实了染料在正丙醇/水(4:21,体积比)体系中确有二聚体的产生,并发现了两组不同的聚集特性.此外,使用APCIMS质谱技术证实Dye3二氯甲烷浓溶液中也产生了二聚体.     

基于喹啉与苯胺衍生物不对称方酸菁染料的合成与光谱性质

设计合成了四个基于喹啉与苯胺衍生物的不对称方酸菁染料7a～7d,利用1HNMR,MS和元素分析对结构进行了表征.对中间体碘盐3a～3c的合成条件进行了探索,发现随着喹啉6位取代基吸电子能力的增强,亲核取代反应的活性降低,因此需要较为苛刻的条件.对不对称方酸菁的合成方法进行了系统研究,发现不对称方酸菁前体的接入方式是反应成败的关键,并对该不对称方酸菁的吸收光谱与光稳定性进行了系统研究.研究表明,染料的吸收半峰宽较宽,最大吸收随着溶剂极性的增加发生蓝移,表现为负溶剂化效应.光稳定性实验表明,染料的光稳定较好,且喹啉半体6位取代基吸电子能力的增加有利于染料光稳定性的增加.此外,苯胺半体氮上烷基链的长度对染料的光稳定性也有影响.     

卟啉化合物在有机染料敏化太阳能电池中的应用研究

卟啉化合物具有共轭的平面结构、良好的电子缓冲性和光电磁性,特别在可见光区和近红外区域具有优越的光捕获特性。近年来,卟啉类化合物以其优异的特性在有机太阳能电池领域,尤其是染料敏化太阳能电池中得到了广泛的应用研究。人们通过对卟啉分子进行改性来提高相应的太阳能电池效率,比如增加分子的共轭度、在分子上引入长烷基链、引入功能化小...     

有机太阳能电池简介与展望

太阳能是一种非常重要的可再生能源。将太阳能转化为电能的有机太阳能电池,因其具有重量轻,柔韧性好,可以进行大面积、低成本的柔性制备等优点,为解决未来全球的能源问题提供了一种选择。简要介绍了有机太阳能电池的发展、性能参数、工作机理和应用实例。     

有机染料敏化剂分子设计新进展

综述了应用于染料敏化太阳能电池的多吡啶钌配合物、胺类染料、卟啉和酞菁类染料分子设计方面影响其光电转化效率的因素研究及新进展.     

具有推拉电子结构卟啉染料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

将N,N’-二-(9,9’-二己基芴)胺作为电子供体引入具有推拉电子结构的卟啉染料中,设计合成了2个新的染料敏化太阳能电池(DSSCs)敏化剂WP-1和WP-2。利用核磁共振氢谱和高分辨质谱对染料结构进行了表征。测试了染料的紫外-可见吸收光谱。将其应用于染料敏化太阳能电池中,在模拟太阳光(100×10-3W/cm2)照射下,染料WP-1和WP-2敏化电池的能量转换效率分别达到了4.01%和7.07%。WP-2敏化的电池封装后经自然光照射500 h后,光电效率仍能维持在初始效率的98%以上。说明N,N’-二-(9,9’-二己基芴)胺作为电子供体,很适合推拉电子结构的卟啉染料。不仅丰富了用于卟啉染料的电子供体的种类,也为进一步将二芴胺衍生物引入到卟啉染料中的研究奠定了基础。     

方酸菁荧光探针的应用研究进展

功能性方酸菁染料具有独特的D-A-D共轭结构,其在可见光和近红外区域有强烈的吸收和荧光发射。方酸菁染料作为近红外荧光探针母体被应用于蛋白质、氨基酸、一些生物小分子、环境污染物及金属离子等的检测。本文结合课题组近几年工作综述了方酸菁染料在蛋白质、氨基酸、生物小分子、阳离子和其它物质检测方面的应用。     

Adamantyl Side Chains as Anti-Aggregating Moieties in Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells

Designing and evaluating novel dye concepts is crucial for the development of the field of dye-sensitized solar cells (DSSCs). In our recent report, the novel concept of tethering the anti-aggregation additive chenodeoxycholic acid (CDCA) to dyes for DSSC was introduced. Based on the performance improvements seen for this modification, the aim of this study is to see if a simplified anti-aggregation unit could achieve similar results. The following study reports the synthesis and photovoltaic characterization of two novel dyes decorated with the steric ethyladamantyl moiety on the π-spacer, and on the triarylamine donor. This modification is demonstrated to be successful in increasing the photovoltages in devices employing copper-based electrolytes compared to the non-modified reference dye. The best photovoltaic performance is achieved by a device prepared with the adamantyl decorated donor dye and CDCA, this device achieves a power conversion efficiency of 6.1 % (Short-circuit current=8.3 mA cm⁻², Open-circuit voltage=1054 mV, Fill factor=0.69). The improved photovoltaic performance seen for the adamantyl decorated donor demonstrate the potential of ethyladamantyl side chains as a tool to ensure surface protection of TiO₂.     

Photophysical and Electrochemical Properties,and Molecular Structures of Organic Dyes for Dye‐Sensitized Solar Cells

Dye‐sensitized solar cells (DSSCs) based on organic dyes adsorbed on oxide semiconductor electrodes, such as TiO₂, ZnO, or NiO, which have emerged as a new generation of sustainable photovoltaic devices, have attracted much attention from chemists, physicists, and engineers because of enormous scientific interest in not only their construction and operational principles, but also in their high incident‐solar‐light‐to‐electricity conversion efficiency and low cost of production. To develop high‐performance DSSCs, it is important to create efficient organic dye sensitizers, which should be optimized for the photophysical and electrochemical properties of the dyes themselves, with molecular structures that provide good light‐harvesting features, good electron communication between the dye and semiconductor electrode and between the dye and electrolyte, and to control the molecular orientation and arrangement of the dyes on a semiconductor surface. The aim of this Review is not to make a list of a number of organic dye sensitizers developed so far, but to provide a new direction in the epoch‐making molecular design of organic dyes for high photovoltaic performance and long‐term stability of DSSCs, based on the accumulated knowledge of their photophysical and electrochemical properties, and molecular structures of the organic dye sensitizers developed so far.