染料敏化太阳能电池中新型电解质的合成和光电性能研究

【摘要】： 本论文主要是开发新型的季铵盐离子导体,并将其用于染料敏化太阳能电池中,发展高效、低价的染料敏化太阳能电池。主要内容包括以下几个方面： 成功设计合成了四种含阳离子基团的螺吡喃、螺嗯嗪类光致变色染料和六种新型的季铵盐,通过MS、1H-NMR、13C-NMR、g-COSY、g-HSQC等分析手段进行结构表征。 利用紫外可见光谱,分别研究了四种光致染料的光致变色性质,发现含三甲胺阳离子基团的螺吡喃染料具有逆光致变色性质,而含十八叔胺阳离子基团的螺吡喃化合物,由于十八叔胺长碳链的影响,表现出正常的光致变色性质。两种螺噁嗪化合物均表现出正常的光致变色性质,并且具有良好的耐疲劳性。 制作基于上述化合物组成的离子液体电解质的染料敏化太阳能电池,进行AM1.5 G模拟太阳光条件下光电转化效率测试。其中在1.5 G,100 mW／cm2模拟太阳光下,化合物10组成的电解质的电池η为6.63%；化合物14组成电解质的电池η为6.74%。这两种新型的季铵盐离子导体,拓宽了我们研发新型的染料敏化太阳能电池电解质的视野。 将添加剂N-甲基咪唑用于染料敏化太阳电池电解质溶液中,和以前最常使用的添加剂4-叔丁基吡啶作了对比实验,发现效果优于4-叔丁基吡啶,这为今后液体电解质中添加剂的选用提供了新的思路。