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1、中图分类号：TQ613论文编号：143135302学科分类号：150.55密级：天津理工大学研究生学位论文含噻吩衍生物供电基团的光敏染料制备及在太阳能电池中的应用（申请工程硕士学位）专业学位类别：工程硕士工程领域：化学工程作者姓名：苗凯指导教师：梁茂教授2017年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeThesynthesisoforganicsensitizersfeaturingthiophenederivativesbaseddonorsandapplicationinsolarcell
2、sByMiaoKaiSupervisorLiangMaoFebruary2017摘要能源问题是阻碍世界发展的巨大障碍，太阳能作为取之不尽用之不竭的能源应该得到有效利用。近些年染料敏化太阳能电池发展迅速，开发高效稳定的光敏染料是该领域的研究热点。我们设计合成了以高共轭性噻吩衍生物为供电基团的染料，可以在达到优秀光伏性能的前提下提高电池的稳定性。噻吩衍生物，包括噻吩并苯并噻吩（TBT）、苯并噻吩（BT）、苯连并二噻吩（PTT）、苯连噻吩（PT）作为供电基团引入到三芳胺，分别设计合成有机染料M52,M53,M56和M57。本文对其光吸收、电化学、光电性能和稳定性进行了研究，并与以己氧基苯（HO
3、B）为供电基团的参比染料M55进行比较。发现TBT，PTT和PT的引入可以大幅提高了染料的HOMO和LUMO，为染料再生提供一个很强的驱动力并减少了电子注入的能量损失。此外，含有TBT的M52相对于参比染料M55具有更好的光电性能和光稳定性。与此相反，在这些染料中M53的光伏性能和稳定性都是最低，说明BT不适合做供电基团。有趣的是，由于混合供电基团（TBT-HOB）的引入，M52A在没有光吸收损耗的情况下达到了理想的再生驱动力，因此相对于M52进一步提高了光电性能。本文证明了噻吩衍生物作为供电基团是调节能级，进而提高染料效率的一个很好的方法。关键词：噻吩衍生物，光伏性能，稳定性，能级Ab
4、stractTheenergyproblemisahugeobstacletothedevelopmentoftheworld,solarenergyasaninexhaustiblesupplyofenergyshouldbeusedefficiently.Inrecentyears,dyesensitizedsolarcellshavedevelopedrapidly,andthedevelopmentofefficientandstablephotosensitivedyesisthefocusofresearchinthisfield.Wedesignedaseriesofdye
5、swithhighconjugatedthiophenederivativesasthedonor,whichcanimprovethestabilityofthebatteryinthepremiseofexcellentphotovoltaicperformance.Thiophenederivatives,includingthieno[3,2-b][1]benzothiophene(TBT),benzo[b]thiophene(BT),2-phenylthieno[3,2-b]thiophene(PTT)and2-phenylthiophene(PT),havebeenintro
6、ducedasdonorforconstructiontriarylamineorganicdyes(M52,M53,M56,M57andM52A).Theabsorption,electrochemical,photovoltaicpropertiesandstabilityofthesedyesaresystematicallyinvestigatedandcomparedwiththereferencedye(M55)whosedonorcomposedofthehexyloxybenzene(HOB)unit.ItisfoundthatintroducingofTBT,BT,PT
7、TorPTdonorspositiveshiftedtheHOMOandLUMOlevelsoforganicdyes,providingalargedrivingforceforregenerationandreducingtheenergylossinelectroninjection.Inaddition,wefoundthatM52containstheTBTunitexhibitedabetterphotovoltaicp
