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不同供体取代苯并噻唑基敏化剂的电光特性表征，用于高效染料敏化太阳能电池

DOI：10.1016/j.jphotochem.2018.12.004 期刊：Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在本研究中，我们合成了三种新型有机敏化剂，其基于与相似桥连基团和受体单元共轭的多种给体基团。我们系统研究了具有共同桥连基团和锚定基团的给体基团对光学性能、电化学特性、染料敏化太阳能电池性能及电子转移界面性质的影响，并通过密度泛函理论定量分析了给体基团对结构几何形态、能级分布以及HOMO到LUMO能级间能量传递的作用。其中B2敏化剂含有高度共轭的强吸电子基团，其给体基团向锚定基团的电子转移速率显著快于其他两种敏化剂，该敏化剂在标准太阳光照射下实现了6.23%的光电转换效率。IPCE光谱清晰揭示了给体基团对器件性能的影响。研究还发现，以胆甾烯基甲酸（CDCA）作为共吸收剂可显著提升敏化剂溶液性能，使电池效率达到最高值6.68%。共吸收剂能有效抑制敏化剂聚集，提高电子注入产率从而增大短路电流（Jsc）。通过电化学阻抗谱分析器件界面动力学特性，采用等效电路拟合计算得出电子寿命、界面电荷转移电阻及复合电阻等参数。此外，该高性能器件在持续标准太阳光照射下展现出长达700小时的稳定性。
作者： Nadavala Siva Kumar，Ahmed A. Ibrahim，Abhishek Dhar，Rohit L. Vekariya
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

合成并表征基于苯并噻二唑、带有不同给电子基团的敏化剂，用于高效染料敏化太阳能电池（DSSCs），研究其光学和电化学性质以及给电子基团对DSSCs性能的影响。

研究成果

为染料敏化太阳能电池（DSSC）应用合成了含多个供体取代基的苯并噻二唑和罗丹宁-3-乙酸类敏化剂。基于芘的B2器件在全日照条件下展现出6.23%的最佳效率，添加CDCA后效率进一步提升至6.68%。该研究证实了供体基团对DSSC性能具有显著影响。

研究不足

该研究聚焦于供体基团对染料敏化太阳能电池性能的影响，但未探究桥连或受体部分变化所产生的作用。长期稳定性测试仅在持续光照条件下进行至700小时。

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