用于染料敏化太阳能电池的D5同类物分子设计

詹卫伸 ,  潘石 ,  李源作 ,  陈茂笃

引用本文: 詹卫伸, 潘石, 李源作, 陈茂笃. 用于染料敏化太阳能电池的D5同类物分子设计[J]. 物理化学学报, 2010, 26(05): 1408-1416. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100518 shu
Citation:  ZHAN Wei-Shen, PAN Shi, LI Yuan-Zuo, CHEN Mao-Du. Molecular Design of D5 Analogues for Dye-Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(05): 1408-1416. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100518 shu

用于染料敏化太阳能电池的D5同类物分子设计

摘要:

使用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)以及自然键轨道(NBO)分析, 设计比有机染料D5更优秀的用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的D5同类物分子. 在D5骨架的给电子基团上对称地引入给电子基(—OH,—NH2, —OCH3), 既可以使分子的最低未占据分子轨道(LUMO)能级提高, 又可以使吸收光谱红移, 从而既提高染料分子捕获太阳辐射光子的能力, 又提高由染料分子的激发态向TiO2电极注入电子的驱动力. 在D5分子的骨架上, 对称地引入受电子基(—CF3, —F, —CN), 可以使染料分子的吸收光谱强烈地红移, 从而更有效地利用太阳能. 由LUMO能级的提高和吸收光谱的红移来考虑, 所设计的D516, D536, D537分子是比D5优秀的同类物分子, 其中D516是最好的. 单从吸收光谱红移来考虑, 所设计的D565, D567, D568分子是比D5优秀的同类物分子, 其中D565 的吸收光谱有望与太阳辐射光谱更好地匹配. 挑选出来的这6种D5同类物分子都是D-π-A(电子给体-共轭π桥-电子受体)结构. 这几种分子的光激发引起的最高占据分子轨道(HOMOs)到LUMOs的跃迁是π-π*跃迁, 是分子内电荷转移, 吸收光谱是电子吸收光谱, 位于近紫外-可见光区. D516和D565有望成为比D5更优秀的用于DSSC的非金属有机染料分子.

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  • 发布日期:  2010-04-29
  • 收稿日期:  2009-11-24
  • 网络出版日期:  2010-03-30
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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