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摘要有机染料作为太阳能电池的敏化剂具有诸多优点，这类染料主要由D-π-A三部分构成，其中D为电子供体，A为电子受体，π为连接D与A两部分的共轭桥。以简单的化合物为原料，主要利用Sonogashira偶联反应、三甲基硅基（TMS）保护反应、三甲基硅基（TMS）脱保护反应可以合成出一系列分子砌块，这些分子砌块上连有氨基等供电子基或者羧基等吸电子基，因而可以作为有机染料中的D部分或A部分，再将D与A两部分偶联起来就可以合成出有机染料敏化剂，并用于太阳能电池的制作。21777
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关键词 分子砌块 有机染料 敏化剂 Sonogashira偶联
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Preparation of organic dyes sensitizers of solar cells
Abstract
Organic dyes can be used as sensitizers of solar cells. These dyes have many advantages,the structures of which are described as D-π-A (donor-(π-system)-acceptor).Some blocks can be prepared by Sonogashira coupling reaction, TMS protective reaction and TMS removal reaction.These blocks have electron donating group such as Amino,or electron withdrawing group such carboxyl.Therefore,the blocks can act as D or A in organic dyes.Finally,we repeat Sonogashira coupling reaction between D and A,and get organic dye sensitizers,which can be used to prepare solar cells.
Keywords block organic dyes sensitizers Sonogashira coupling
目 次
1 引言 1
1．1 钌染料敏化剂 2
1．2 纯有机染料敏化剂 4
1.3 卟啉类 9
1.4 酞菁类 11
2 实验与讨论 12
2.1 实验方案设计 12
2.2 分子砌块的合成 13
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
化合物6的合成路线图： 13
化合物4的合成路线图： 15
化合物5的合成路线图： 17
化合物7的合成路线图： 19
化合物8的合成路线图： 22
化合物9的合成路线图： 25
1 引 言
当今社会的发展离不开能源，在人类可利用的各种能源中太阳能蕴含着巨大能量，如果能有效地将太阳能转化成电能那么无疑具有着相当大的应用价值。在将太阳能转化成电能的途径中，光伏技术被认为是目前最有效的方法。1985年，染料敏化太阳能电池首先由Grätzel等[1]发明，1991年，钌-联吡啶配合物的合成与应用又使得Grätzel等获得了较高的光电转化率[2]，从此这一工艺简单、成本低廉的方法开始引起世界众多研究者的注意。现在，染料敏化太阳能电池的光电转化效率已达到 11.1%[3]，世界上已有爱尔兰的 SolarPrint 公司，G24创新公司(G24 Innovations)，日本的Konarka，SONY，Dyesol和SHARP等多家公司进行着染料敏化太阳能电池的生产和应用研究。在我国国内也有一些进行染料敏化太阳能电池及其相关产品的研究和生产的公司相继成立。为了提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率，选择性质优良的染料作为敏化剂是一个值得关注的部分。因为敏化剂在染料敏化太阳能电池中起到捕获太阳光的作用，所以其吸收太阳光的能力直接决定了染料敏化太阳能电池的光电转化效率。
通过对染料分子的结构进行设计与修饰，可以使染料敏化太阳能电池获得较高的光电转化效率。在染料分子结构设计方面，应遵守以下几点基本原则[4]：(1)要设法防止染料在 TiO2表面产生堆积，因为一旦出现染料堆积，将会导致由激发态到基态的非辐射跃迁[5] (2)染料的最高占有轨道(HOMO)必须处于在电解质中作为空穴传输材料的氧化电势之下，这样可以保证被氧化后的染料不会快速降低到原来的价态（3）染料的最低未占轨道(LUMO)需要靠近键和基团[5]（染料上所连基团多为磷酸基或羧基），同时，半导体的导带要低于染料的能级 (4)染料的吸收光谱应覆盖包括紫外可见光区和近红外区在内的区域（300--2500nm），且其激发系数必须尽可能提高(5) 为了减少光阳极和电解质的直接接触，染料外围应该疏水，这样可以抑制染料从 TiO2表面因水解而导致的脱落，进而延长染料敏化太阳能电池的寿命(6)染料上的正电荷应远离TiO2（半导体氧化物薄膜）表面。