多吡啶钌染料敏化剂的设计合成及其在染料敏化太阳电池中的应用研究

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1、分类号密级UDC编号中国科学院研究生院博士学位论文多吡啶钌染料敏化剂的设计合成及其在染料敏化太阳电池中的应用研究孔凡太指导教师王孔嘉研究员中国科学院等离子体物理研究所戴松元研究员中国科学院等离子体物理研究所申请学位级别博士学科专业名称等离子体物理论文提交日期2007年5月论文答辩日期2007年5月25日培养单位中国科学院合肥物质科学研究院学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席张卫新教授中国科学院博士学位论文原创性声明郑重声明：本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究

2、成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：摘要摘要本论文从大面积染料敏化太阳电池的应用需要和改进染料敏化剂的光谱响应和抗水稳定性出发进行了如下研究工作：1.研究了N3、N719染料的合成、纯化的工艺条件及其光物理和光化学和光电化学性质，为大面积染料敏化太阳电池的工业化奠定基础。在此基础上研究了染料纯化及多染料共同敏化对大面积染料敏化太阳电池性能的影响；对浸泡TiO2薄膜电极的染料溶液进行浓度分析，针对N3和N719染料在大面积染料敏化太阳电池中的应用需要进行了优

3、化。2.针对N3、N719染料在红光方向上吸光不足和在有水存在时易从纳晶半导体表面脱吸附的缺点，对染料的分子结构进行设计，合成了17种新型染料敏化剂并用UV-Vis、IR、NMR、元素分析等光谱分析法和循环伏安等电化学分析法对染料的结构和光物理、光化学及电化学性质进行了表征。研究了染料分子结构和染料光物理、光化学性质及染料敏化太阳电池光伏性能的影响。3.首次研究了共吸附剂的引入对大面积染料敏化太阳电池中应用的可行性。研究了吸附剂的类别、浓度等对染料敏化太阳电池性能的影响。探讨了共吸附剂的引入对N719染料在纳晶TiO2表面吸附行为的影响。关键词：染料敏化；太阳电池；电荷转移敏化剂

4、；产业化；两亲型敏化剂；吸附IAbstractAbstractKONGFan-Tai（MajorinPlasmaPhysics）DirectedbyProf.WANGKong-JiaandProf.DAISong-YuanInthisdissertation,theresearcheswerefocusedontheapplicationinlarge-areadyesensitizedsolarcells(DSC)andtheimprovementofspectralresponsetovisibleandnear-infraredregionofsensitizersasfo

5、llows:Synthesisandpurificationofcis-di(thiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate)ruthenium(II)(referredtoasN3)anditsdoublelydeprotonatedanalogueN719wereperformedinviewoftheindustrializationoflarge-areadye-sensitizedsolarcells.Theinfluenceofthepurificationonthephotovoltaicperformanceof

6、thesolarcellswasdiscussed.Theabsorbance-concentrationstandardcurvewasdeterminedforthecyclicultizationofexpensivedyesolution.OptimizationofapplicationofN3andN719inlarge-areaDSCwasperformed.Inviewofthelackoflightabsorptioninredregionofvisiblelightandtheeasydesorptionfromthesurfaceofnanocrystall

7、inesemiconductor,themolecularstructureofthedyesensitizershavebeenengineered.Seventeennewpolypyridylruthenium(II)complexesweresynthesizedandcharacterizedbyUV-Vis,infrared,protonNMRspectroscopies,elementalanalysis,andcyclicvoltammetry.Atlast,th