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材料科学进展课程论文题目:氟硼吡咯染料敏化太阳能电池姓名: 陈志斌学院: 材料科学与工程学院专业: 功能材料年级: 2012 级批阅老师: 林煜教授【摘要】染料敏化太阳能电池( Dye-sensitized solar cells ,DSSC)作为一类集光、电、化学为一体的电池,由于具有制作工艺简单、生产成本低廉及环境友好等特点而引起全球的广泛关注。本文在学习了新能源材料进展课程及查阅相关文献后主要介绍氟化硼络合二吡咯甲川( Borondipyrrolemethene (BODIPY) ,简称氟硼吡咯)荧光染料分子,由于具有优异光物理性能和高度的耐酸碱稳定性,目前已成功地应用到染料敏化太阳能电池( DSSC)敏化剂领域。【关键词】BODIPY 染料敏化太阳能电池功能材料新能源材料进展 SSC 的结构和运行原理染料敏化太阳能电池主要由以下几部分组成( 图1):透明导电玻璃、纳米二氧化钛多孔半导体薄膜、染料光敏剂、电解质和透明对电极。在 DSSC 中,光电转换过程通常可分为:(1) 光激发产生电子空穴对;(2) 电子空穴对分离;(3) 向外电路输运; (4) 氧化态染料的再生; (5) 电解质的再生。图1 2. 染料敏化剂简介染料敏化剂在电池中吸收太阳光并引发最初的电子转移反应,是整个 DSC s 系统的核心部分,对 DSSC的光电转换效率有着极为重要的影响。在过去近 20 年间,已经有数以千计的染料敏化剂被合成开发出来并应用于 DSSC中,主要可以分为金属配合物染料和有机染料。在金属配合物染料中,光电转换效率较好的光敏材料主要集中在钌多吡啶配合物(如 N3、N719 等),但由于钌价格比较昂贵,且其制备纯化过程较复杂,结构修饰困难,制约了其广泛的应用。因此,新型有机染料敏化剂的设计合成,对于提高 DSSC的光电转换效率具有非常重要的意义。目前应用到 DSSC中的有机功能染料种类繁多,包括香豆素染料、四氢喹啉染料、三芳胺染料、半菁染料、菁染料、方酸染料、芘染料、蒽醌染料等。虽然功能染料种类多样,但如果从结构上分析,性能较好的染料敏化剂一般由电子给体D、π共轭桥和电子受体 A三部分(D-π-A)组成,究其原因在于这种 D-π-A 构型的有机功能染料具有易于通过合理的分子设计优化光捕获能力,且与TiO 2 及氧化还原对的能级匹配等特点。此外,在众多的有机功能染料中,氟化硼络合二吡咯甲川(Borondipyrrolemethene (BODIPY) ,简称氟硼吡咯)荧光染料分子,由于具有优异光物理性能和高度的耐酸碱稳定性,目前已成功地应用到染料敏化太阳能电池( DSCs )敏化剂领域:比如, 2005 年Nagano 及其合作者首先在 BODIPY 的8 位引入了具有供电性的 2,4,5- 三甲氧基苯基团( 图2a ),利用飞秒闪光光解方法,发现了从供电基团到 BODIPY 母体核的光诱导电子转移现象。因此将其制成染料敏化太阳能电池,测得总效率为 % 。尽管光电转换效率结果还不尽如人意,但这却是 BODIPY 染料在这一领域的第一次尝试。考虑到该染料结构比较简单,并没有特别明显的电子推拉系统,以及器件制方面也还有优化空间,土耳其的Akkaya 教授及其课题组在 BODIPY 染料的 8位引入电子基团,在3,5 位对称引入三苯胺供电子基团, 从而