项目名称: 卟啉配位聚合物与锚定分子有序自组装敏化太阳能电池

项目编号: No.21461023

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘家成

作者单位: 西北师范大学

项目金额: 50万元

中文摘要: 染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种成本低、效率高、制做简单的新型电池。卟啉是性能优异的染料敏化剂。本项目在前期DSSC研究基础上,针对DSSC研究领域中存在的关键问题,拟设计合成新型的一维/二维结构卟啉配位聚合物,该配聚物经卟啉锚定分子锁定到TiO2/FTO表面,加注电解质后组成敏化电池。将共轭基团作为光谱调节天线直接引入卟啉体系,加宽卟啉对太阳辐射的吸收范围。主配位聚合物可成为光能及电子迁移的传输导线,使光诱导电子经由卟啉锚定分子有效地正向注入TiO2。以电对I3-/I-的电解质溶液作参比,探寻能有效阻止光电子逆向转移的吡啶-氮唑类过渡金属配合物电解质。提高组装体系的光电转化效率。系统研究卟啉配位聚合物、锚定分子和配合物电解质的结构对光电性能的影响。建立优化卟啉配位聚合物体系光电转化效率的方法,揭示各界面间电子传递机理。开发新型的高效染料敏化剂体系。

中文关键词: 卟啉;配位聚合物;锚定分子;自组装;染料敏化太阳能电池

英文摘要: Dye-sensitized solar cells (DSSC) are an attractive solar energy conversion technology and their advantages include low cost of manufacture, high power conversion efficiency and simplicity of fabrication. Porphyrins have superior performance for dye-sensitizer. In order to solve the key problems existing in the DSSC research field, based on our previous research on DSSC, We will design and synthesize novel porphyrin coordination polymer with 1-D/2-D structures , which will be locked onto TiO2 /FTO surface through anchoring porphyrin molecules , then addition of electrolyte to form dye-sensitized solar cells . The electron-rich conjugated moieties as the speotrum adjusting antennas will be combined directly on porphyrin systems, which will possess broadening and a red shift of the absorption bands. Owing to porphyrins possessing antenna function for light-harvesting , the main coordination polymers would be served as the highway for light energy transport and migration of photoinduced electrons, so as to inject effectively the photoelectrons into TiO2 semiconductor via anchoring porphyrin molecules. Using iodide/triiodide redox couple as reference electrolyte, seek for transitionmetal complexes electrolyte with pridine-azole ligands, which is more better inhibition of back electron transfer. So resulting in enhancement of power conversion efficiency. Systemically investigate the correlativity between the structures of porphyrin coordination polymer, anchoring molecules or complex redox shuttle and photoelectronic performance. Setup a method system for optimizing the solar-to-electric power-conversion efficiency of porphyrin coordination polymer, explore mechanism of photoelectron generation and transport, to develop novel high efficiency dye-sensitizer for solar cell.

英文关键词: porphyrin;coordination polymer;anchoring molecule;self-assembly;dye-sensitized solar cells

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