染料敏化太阳能电池光敏剂的合成及性能研究论文

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1、ClassifiedIndex:TM914.4U.D.C.:667DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONSYNTHESISANDPROPERTIESOFPHOTOSENSITIZERSFORDYE-SENSITIZEDSOLARCELL万方数据Candidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Speciality:University:NieWeiweiProf.WangLiqiuMasterof

2、EngineeringChemicalTechnologyYanshanUniversity燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《染料敏化太阳能电池光敏剂的合成及性能研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字聂巍巍日期：2009年12月8日燕山大学硕士

3、学位论文使用授权书《染料敏化太阳能电池光敏剂的合成及性能研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√

4、”）万方数据作者签名：导师签名：聂巍巍王丽秋日期：2009年12月8日日期：2009年12月8日摘要太阳能电池是目前太阳能开发利用的一个重要方向，提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的关键在于开发新型、高光电转换效率和高稳定性的光敏剂。以此为目的，我们首先设计合成了染料中间体和Cy7缩合剂，然后以其为原料合成了对称Cy3、不对称Cy3及对称Cy7菁染料光敏剂，并研究了三种光敏剂的性能。以对氨基苯磺酸为原料经过重氮化、还原、与3-甲基-2-丁酮反应、再通过对氯甲基苯甲酸季铵盐化等制得染料中间体。采用

5、油浴和超声波两种方法，以上述中间体分别通过缩合剂原甲酸三乙酯和5-苯胺基戊二烯醛缩苯胺盐酸盐合成得到了对称Cy3、不对称Cy3和对称Cy7菁染料光敏剂，通过1HNMR、MS等对产品结构进行了确认。与油浴相比，超声波法具有反应时间短、温度低和收率高等优点。通过SiO2柱色谱对所合成的光敏染料进行分离提纯，探索了产品分离的最佳洗脱剂。对称Cy3、不对称Cy3和对称Cy7最佳洗脱剂的组成分别是异丙醇：水=5:1、冰醋酸：正丁醇：水=7:80:5、冰醋酸：正丁醇：水=5:32:5。测试了所合成染料的光谱性能。在

6、水溶液中对称Cy3、不对称Cy3和对称Cy7最大特征紫外吸收波长分别为551nm、544nm和749nm；最大荧光发射波长为565nm、561nm和787nm。与在水溶液下相比，所合成的染料光敏剂在á-环糊精水溶液中的最大紫外吸收和荧光发射波长不变，但强度有所增强。利用电化学工作站测试了染料敏化TiO2光阳极的阻抗，由于对称Cy3、不对称Cy3使TiO2吸收光谱范围拓宽，有较好的光敏性，使制得的光阳极吸光度增大，并使电解质/氧化物电极界面的电荷传输增快，阻抗减小。但由于对称Cy7抗氧化能力较弱，影响了光

7、阳极的光吸收效率，使阻抗增大。关键词染料敏化太阳能电池；多甲川菁染料；光敏剂；超声波法；光谱性能；阻抗I万方数据AbstractSolarcellshavebeenbeinganimportantaspectofdevelopmentandutilizationofsolarenergy.Thekeytoimprovedye-sensitizedphotoelectricconversionefficiencyofsolarcellswastodevelopnewphotosensitizerswit

8、hhighphotoelectricconversionefficiencyandhighstability.Forthispurpose,dyeintermediateandCy7condensingagentweresynthesized,thensymmetricalCy3,asymmetricalCy3andsymmetricalCy7photosensitizersweredesignedandsynthesizedformthe