1. 研究目的与意义
进入21世纪,由于化石燃料的大量使用,环境污染越来越严重。而随着经济的发展,人类必须寻找一种干净的,可再生的能源来代替化石燃料。在众多新能源中,太阳能由于既能满足未来全球的发展,而且不产生任何温室气体,而越来越受到人们的青睐。在众多已有的太阳能电池中,染色敏化太阳能电池(dsscs)自1991年问世以来,受到了众多人的关注。染色敏化太阳能电池(dsscs)由于廉价的源材料,简单的合成制作过程,高的能量转换效率,在发散光和中等温度中的稳定性,被认为能很好的代替传统的太阳能电池和价格高昂的硅太阳能电池。同时染色敏化太阳能电池(dsscs)也拥有大规模生产的潜力。
基于金属络合物如钌,锌的染色敏化太阳能电池(dsscs)得到了广泛的研究,并分别取得了超过10%-11%和12%的转化效率。但钌是一种稀有昂贵的金属材料,并且他的摩尔消光系数相对较低,另外在合成时需要复杂的提纯过程,这就大大阻碍了他的大规模生产。有机染料拥有高的摩尔消光系数,并且合成和提纯过程简单,花费少,因此,越来越多的人投入到它的研究中去。众多给电子化合物,如三苯胺,二苯胺,吲哚,咔唑,n,n-二甲基苯胺,吩噁嗪,吩噻嗪等已经得到广泛的研究,但是有机染料的光电表现,仍远不如钌络合物。
由于形成的染料聚集在半导体的表面,产生了没有必要的光吸收和电子跃迁到导带,所以有机染料的的转化效率很低。另外,形成的杆状结构在被吸附于二氧化钛表面后为氧化还原电对提供了一种与碘负离子再结合的路径,也致使转化效率较低。
2. 研究内容和预期目标
本论文要求学生在查阅文献的基础上,设计合成一种d-d-π-a双臂有机光伏材料。研究确定具体的合成工艺条件,对产物的结构进行表征,并对其基本的光伏性能进行评价。具体研究内容如下:
1、利用现代科技文献的查阅方法和手段,如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库,查阅有关研究d-d-π-a双臂有机光伏材料的合成与应用方面的科技文献资料,并对文献进行综合、分析、研究。在此基础上,设计合成一种新型有机光伏材料,拟定出具体实验方案。
2、查阅文献,设计合成路线,确定具体合成条件,合成出一种d-d-π-a双臂有机光伏材料,通过实验训练培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。
3. 研究的方法与步骤
参考合成路线:
1、合成目标产物
4. 参考文献
[1]zafariqbal,wu-qiangwu,zu-shenghuangetal.trilateralπ-conjugationextensionsofphenothiazine-baseddyesenhancethephotovoltaicperformanceofthedye-sensitizedsolarcells[j].dyesandpigments,124(2016),63-71
[2]challurivijaykumar,dimitriosraptisetal.studyofanindoline-phenothiazinebasedorganicdyefordye-sensitizedsolarcells.theoreticalcalculationsandexperimentaldata[j].organicelectronics,25(2015),66-73
[3]zafariqbal,wu-qiangwu,haizhangetal.influenceofspatialarrangementsofπ-spacerandacceptorofphenothiazinebaseddyesontheperformanceofdye-sensitizedsolarcells[j].organicelectronics,2013,14,2662-2672
5. 计划与进度安排
(1)2022-2-29~2022-3-13(第二周~第三周)在查阅文献资料的基础上,写出题报告,并准备实验药品和实验仪器。
(2)2022-3-14~2022-6-12(第四周~第十六周)完成合成实验、性能测试及结构表征。
(3)2022-6-13~2022-6-17(第十七周)撰写毕业论文,并准备答辩。
