染料敏化太阳能电池中额外给体引入对经典D-π-A型敏化剂性能影响的理论研究

【摘要】：为了探讨D-D-π-A型染料中双给体对敏化剂性能的影响,本文结合密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)对染料1~4的几何结构、电子结构、吸收光谱、电化学性质、电子复合程度以及半导体导带边缘的移动等进行了对比研究.结果表明,相比于经典的D-π-A型染料分子1,在分子2~4(D-D-π-A型双给体染料)中额外引入给体,尽管对导带能级移动的改变不是很显著,但是可以改变体系的共轭程度,增加染料的光吸收强度.重要的是,额外给体的引入可以显著增加染料阳离子空穴-半导体之间的距离,从而减缓注入电子与染料阳离子的复合;在额外给体中引入杂原子可以使I2聚集在染料外侧,从而降低电解质在半导体表面的局域浓度,进而减缓注入电子与电解质之间的复合速率.因此,通过在经典的D-π-A型染料上引入额外的电子给体构筑D-D-π-A型染料可以有效调节染料的光吸收、电化学及电子复合等方面的性质,是设计合成高性能染料的可行策略. 【作者单位】： 东北师范大学化学学院功能材料化学研究所;
【关键词】： 染料敏化太阳能电池 D-D-π-A型染料 密度泛函理论 电子复合 给体
【基金】：国家自然科学基金(批准号:21131001,21203019) 吉林省计算中心《基于吉林省公共计算平台的高性能计算技术应用研究》开放课题(批准号:20130101179JC)资助~~
【分类号】：TQ610.1;TM914.4
【正文快照】： 近年来,染料敏化太阳能电池(DSSCs)因其成本低廉,能量转换效率高等优势而备受关注.而DSSCs主要由半导体电极、染料分子以及电解质溶液等构成.其中染料分子是影响器件能量转换效率的重要因素.Mathew等[1]报道的基于锌卟啉类染料的DSSCs在钴基溶液中的能量转换效率高达13.0%.组

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