噻吩并吡啶染料无金属敏化剂的设计、分子建模与合成及其作为光捕获材料通过等离子体纳米粒子实现效率提升的研究

摘要： 考虑到噻吩单元是一种富电子杂环化合物，本研究旨在阐明其在太阳能电池应用中的潜在效率。通过在噻吩片段中引入COOEt、CONH2和CN等活性取代基，设计并合成了三种基于供体-受体（D-π-A）结构的新型噻吩并吡啶敏化剂（6a-c）。基于分子轨道能隙（Eg）研究了锚定基团的影响。认为所合成染料与金、银和钌等金属纳米颗粒之间的静电相互作用可提升其作为有机敏化剂的性能。采用新型重氮基吡啶噻吩染料及其金属纳米颗粒复合物作为敏化剂制备了染料敏化太阳能电池（DSSCs），并测试了效率提升效果。通过该改性，光伏性能得到显著改善。与已报道的有机和天然敏化剂相比（JSC (1.136 × 10?1 mA/cm2)、VOC (0.436 V)、FF (0.57) 和 η (2.82 × 10?2%)），复合物（6b/AgNPs）的优异结果归因于噻吩吡啶骨架上连接的酰胺、甲基、氨基和氰基与TiO2多孔膜表面之间的良好相互作用。通过分子建模研究预测了噻吩结构在太阳能电池应用中的潜力。