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酞菁类染料在敏化太阳能电池中的研究进展


第3 3 卷第5 期  2 01 3 年1 0 月  山 西 化 工  V0 1. 3 3   No .5   0ct.201   3   S HA NXI   C HE MI C AL   I N DU S TR Y   综 述 与 论 坛  酞菁 类 染 料 在 敏 化 太 阳能 电池 中的研 究进 展  和 惠朋 , 张 学俊  ( 中北 大学理学 院, 山西 太原 0 3 0 0 5 1 )   【 摘要】 介 绍 了酞菁 的发展及 其结构。综述 了太阳能电池的研 究进展 ,  重点阐述 了酞菁化合物在 染料敏化 太阳能 电池  中的应用以及几种酞菁类染料敏化 剂。   【 关键词】 酞菁化 合物;聚合 酞菁;太阳能电池 ;染料敏化太 阳能电池  【 中图分 类号] T M9 1 4 . 1 ;T Q6 1 3 . 5   【 文献标 识码】 A   【 文章编 号】 1   0 0 4 . 7 0 5 0 ( 2 0 1   3 ) 0 5   0 0 4 0 — 0 3   染料 敏化 太 阳能 电池( DS S C ) 是 从 自然 界 的光合 作用  前,  “ 推— 拉 ” 电子结 构的酞 菁化合 物有 利于T i O , 表面 与  染 料敏 化 剂之 间 电子 的转移 。同时 ,  “ 推 ” 电子基 团 ,   能 提 高 溶 解性 ,减 少 分 子 间表 面 团 聚 ,增 ] J I J D S S C 的 稳  定 性  。许 多研 究 表 明 ,增 大酞 菁 环 的共 轭程 度 ,可 以  增 加 酞 菁 吸 收 带 的 摩 尔 消 光 系 数 s,拓 宽光 谱吸 收 范  围 ,获 得较 高 的光 电转换 效 率 。本课 题组 合成 的酞 菁化  合 物2 . ( 1 . 氧基. 9 , 1 0 一 蒽 醌. 4 . 羧 酸) . 9 , 1 6 , 2 3 一 ( 三 叔丁 氧基) 酞  菁 锌 以及 不 对称 三苯 胺 . 锌 酞 菁 都 具有 较 好 的 光 电转 换  效 率  。   原理 得到 启发 而研 究发 展起 来的 。1 9 9 1 年, G r a t z e l 教 授  首 次在 《 N a t u r e 》上 报道 了光 电转 换 效率 大于 7 % 的染 料  敏化 太 阳能 电池… 。相 比 于硅 太 阳能 电池 ,染料 敏 化 太  阳 能 电池制 备 简单 、成本 低 且能 得到 较 好的 光 电转换效  率 ,从发 现 以来就受 到国 内外科 学家 的青 睐 。   DS S C主要 由染料 敏 化 剂 、电解 质 、纳米 半 导 体 薄  膜 、对 电极 以及 导 电玻 璃等 构成 。染 料敏 化 剂的 性能 决  定 了D S S C 光 电转换 效 率 。用于 D S S C 的染料 敏 化 剂主要  有多 毗啶 钌( R u ) 化合物 、酞 菁 、卟啉 以及纯 有机 类光敏  染料 等 。多 吡啶 钉金 属染 料 虽然 具有 最 高的 光 电转换效  率 ,但 在 红 外 区没 有 吸 收且 价 格 昂贵 ,使 其大 规 模 的  1   酞菁 化 合物 的 结构特 点及 性质  酞菁 是 一种 具有 l 8 个 电子的 平面 大共轭 芳 香体 系 的  应 用受 到 限 制 。酞 菁 类 染料 敏 化 剂 一般 为 P 型有 机 半 导  体 ,带隙 较 窄 ,在可 见光 区 具有 较强 的吸 收且 产 生载 流  子的 效 率 较 高

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