高效染料敏化剂构效关系与优化设计的量子理论研究

项目名称： 高效染料敏化剂构效关系与优化设计的量子理论研究

项目编号： No.11164016

项目类型： 地区科学基金项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张材荣

作者单位： 兰州理工大学

项目金额： 52万元

中文摘要： 染料敏化剂（DS）对染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率(n)有至关重要的影响。针对如何优化DS以提高DSSC的n问题，本项目运用量子化学方法，研究不同取代基、共轭长度、发色团、配体对DS光电性质的调控；结合电极导带能级和电解质氧化还原能级，揭示对电子注入驱动力和还原驱动力的影响规律；基于限制性密度泛函理论，分别采用不同形式计算DS和电解质之间弱相互作用、DS和半导体电极之间强相互作用的电子耦合，重组能计算中分析电子振动耦合，用Marcus电荷转移理论研究对DSSC电荷转移动力学的影响；在研究多激发态跃迁特性的基础上，结合统计方法，提出DS电子结构与DSSC短路电流、开路电压的关系式；基于以上研究，揭示DS结构、光电性质与敏化性能之间的构效关系，提出最佳共轭长度、取代基、发色基团、配体，实现高效DS的优化设计。项目的研究成果将明确高效DS的合成目标，为提高DSSC的n提供科学依据。

中文关键词： 电荷转移动力学；光电转换效率；染料敏化剂设计；量子化学计算；染料敏化太阳能电池

英文摘要：

英文关键词： charge transfer dynamics；photon-current conversion efficiency；dye sensitizer design；quantum chemistry calculation；dye-sensitized solar cells