研究目的
为解决能源?;腿蚧肪澄侍猓枰⑻娲钥稍偕茉?。染料敏化太阳能电池(DSSCs)因其合理的太阳能到电能转换效率,成为传统太阳能电池的一种有吸引力的替代方案。
研究成果
总之,我们开发了含单锚定基团和双锚定基团的o,m-二氟取代苯撑间隔基咔唑类染料Cz-D1和Cz-D2。这两种染料均展现出优异的光学、电化学及光伏性能。在碘氧化还原电解质体系中,无需添加任何助剂时,Cz-D2和Cz-D1分别实现了5.35%和4.15%的显著光电转换效率。然而在SJE-4固态电解质体系中,由于氟取代苯撑间隔基与电解质通过强氢键发生聚集(TD-DFT和EIS测试证实这会导致更多电子复合/反向电子转移),两种o,m-二氟取代染料的效率均有所下降。
研究不足
当使用SJE-4电解质制备固态染料敏化太阳能电池时,由于氟取代苯撑间隔基与电解质之间通过强氢键发生聚集,可能导致更多电子复合/反向电子转移,这些染料表现出相对较低的效率。
1:实验设计与方法选择:
本研究设计并合成了新型单锚定和双锚定有机染料(含邻/间二氟取代苯撑间隔基),用于测试固态(SJE-4)和液态(BMII)电解质染料敏化太阳能电池(DSSC)。通过研究染料的光物理与电化学性质,分析其与电池性能的关联性。
2:样本选择与数据来源:
合成了Cz-D1和Cz-D2染料并通过核磁共振(NMR)和高分辨质谱(HRMS)表征。使用这些染料与纳米晶锐钛矿型TiO2半导体光阳极制备DSSC。
3:实验设备与材料清单:
采用纳米晶TiO2(<20 nm,99.8%,锐钛矿型)、α-松油醇、乙基纤维素、钛酸四异丙酯、TiCl4、BMII和叔丁基吡啶。仪器包括NMR、HRMS及电化学工作站(CHI660E,美国CH仪器公司)。
4:8%,锐钛矿型)、α-松油醇、乙基纤维素、钛酸四异丙酯、TiClBMII和叔丁基吡啶。仪器包括NMR、HRMS及电化学工作站(CHI660E,美国CH仪器公司)。
实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:TiO2光电极制备参照既往方法。通过热熔Surlyn膜将镀铂FTO覆盖在染料敏化的TiO2光电极上组装DSSC,并向器件内部注入乙腈电解液溶液。
5:数据分析方法:
在100 mW/cm2(AM 1.5)光照下测量DSSC器件性能参数(短路电流密度Jsc、填充因子FF、开路光电压Voc和光电转换效率PCE)。通过电化学阻抗谱(EIS)评估载流子传输与界面电荷复合情况。
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