染料敏化太阳能电池中酞菁光敏剂的固定基团的研究进展
染料敏化太阳能电池的进展综述
染料敏化太阳能电池的进展综述王若瑜（北京清华大学化学系100084 ）【摘要】由于染料敏化太阳能电池具有优良的稳固性和高转换效率，它具有极大的应用前景。
本文就染料敏化太阳能电池的原理、齐电池组成结构的优化等，对国内外学者的研究工作做以综述评论。
【关键词】太阳能染料敏化电极TiO?薄膜在能源危机日趋加深的今天，由于化石能源的不可再生：氢能利用中的储氢材料问题仍然没有解决：风能、核能利用难以大而积推行；太阳能作为另一种可再生淸洁能源足以引发人们的重视。
利用太阳能，已是各相关学科一个很重要的方向。
1991年之前，人们对太阳能的利用停留在利用半导体硅材料太阳能电池【1】上，这种太阳能电池虽然已经达到了超过15%的转化效率，可是它的光电转化机理要求材料达到髙纯度且无晶体缺点，再加上硅的生产价钱居高，这种电池在生产应用上碰到了阻力。
1991年，瑞士的GFtzcl教授小组做出了染料敏化太阳能电池【2】，他们的电池基于光合作用原理，以拔酸联毗唳钉配合物为敏化染料，以二氧化钛纳米薄膜为电极，利用二氧化钛材料的宽禁带特点，使得吸收太阳光激发电子的区域和传递电荷的区域分开，从而取得了％的髙光电转换效率【3】，这种电池目前达到最高的转换效率是% （6L由于这种电池工艺简单，本钱低廉（约为硅电池的1/5-1/10） [4],而且可选用柔质基材而使得应用范用更广，最重要的是，它具有稳固的性质，有髙光电转换效率，这无疑给太阳能电池的进展带来了庞大的变革【9】。
正因为染料敏化电池的上述长处，许多学者就它的机理、各个组成部份的优化等相关内容作了一系列实验，这篇论文将就这些方面做以综述简介，并加以分析和评论。
2, 染料敏化太阳能电池工作原理染料敏化太阳能电池的选材TiO?材料具有稳固的性质，且廉价易想，是理想的工业材料。
由于它的禁带宽度是，超过了可见光的能量范围（~）,所以需要用光敏材料对其进行修饰。
其中的染料敏化剂指多由钉（Ri「）和娥（Os）等过渡金属与多联毗咙形成的配合物；实验证明，只有吸附在TiO? 表面的单层染料分子才有有效的敏化作用【3】，所以人们往往采用多孔纳米TiO?薄膜，利用其大的比表而积吸附更多染料分子，利用太阳光在粗糙表面内的多次反射从而被染料分子反复吸收提高电池效率：电解质随染料的不同而有不同的选择，总的来讲，以含1% -离子对的固态或液态电解质为主。
酞菁类染料在敏化太阳能电池中的研究进展
１ 酞菁 化 合物 的 结构特 点及 性质
酞菁 是 一种 具有 ｌ ８ 个 电子的 平面 大共轭 芳 香体 系 的
应 用受 到 限 制 。酞 菁 类 染料 敏 化 剂 一般 为 Ｐ 型有 机 半 导
体 ，带隙 较 窄 ，在可 见光 区 具有 较强 的吸 收且 产 生载 流 子的 效 率 较 高（ 可达 １ ０ ｃ ｍ ／ Ｖ・ ｓ ） ，与 Ｔ ｉ Ｏ 导 带 能 级相
收 稿时 间： ２ ０ １ ３ － ０ ９ 。 ０ ２
作 者介 绍： 和 惠朋 ，女 ，１ ９ ８ ９ 年 出生 ，中北 大学在读 硕 士研 究 生。
研 究方 向 ：有 机化 学。
他 官能 团 连接 形成 功能 互补 的新 型材 料成 为 了酞 菁衍 生 物 研 究 的重 要 方 向 ，最新 报 道 的 有将 酞 菁 和卟 琳 。 、富
配 ，具 备成 为一 种高 效染 料敏 化 剂 的条件 。从１ ９ ８ ０ 年，
Ｂｒ ａ ｄ 等发 现 酞 菁薄膜 的表 面 电势决 定 了光激 发酞 菁 的氧
化 能 力 到１ ９ ９ ９ 年Ｎ ａ ｚ ｅ ｅ ｒ ｕ ｄ ｄ ｉ ｎ第 １ 次 使 用 不 对称 酞菁 作
为 敏 化 剂 ，酞 菁 类染 料 敏 化 剂取 得 了很 大 的突 破 。 目
【 中图分 类号］ Ｔ Ｍ９ １ ４ ． １ ；Ｔ Ｑ６ １ ３ ． ５ 【 文献标 识码】 Ａ
【 文章编 号】 １ ０ ０ ４ ． ７ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ０ ０ ４ ０ — ０ ３
染料 敏化 太 阳能 电池（ ＤＳ Ｓ Ｃ ） 是 从 自然 界 的光合 作用
染料敏化太阳能电池行业的发展
染料敏化太阳能电池行业的发展染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，它采用了全新的技术和原理，具有很高的发电效率和实用性。
随着环保意识的提高和新能源的逐渐普及，染料敏化太阳能电池行业的发展前景非常广阔。
本文将从这个角度出发，深入探讨染料敏化太阳能电池的技术原理、应用领域和未来发展方向等问题。
一、技术原理染料敏化太阳能电池是一种类似于传统晶体硅太阳能电池的装置，但它与传统太阳能电池不同的是采用了一种全新的电池材料——染料。
染料敏化太阳能电池的工作原理是利用染料分子吸收太阳能中的光子，将其转化成电子和空穴。
染料分子吸收光子后，电子从染料分子的价带跃迁到染料分子的导带中，同时留下一个具有正电荷的空穴。
在电池的两个电极（正极和负极）之间，这些电子和空穴被分别收集，构成电荷传输路线。
通过连接一定的电路，这些电子和空穴就可以被引导到获得电能的装置中，发挥最终功效。
二、应用领域染料敏化太阳能电池具有很高的发电效率和稳定性，它的应用领域非常广泛。
目前主要应用于以下几个方面：1.户外光伏产品——染料敏化太阳能电池可以制成柔性太阳能板，这种太阳能板可以贴在各种户外设备上，如行车记录仪、充电宝、户外摄像机、自行车等。
在户外野外等没有电源的环境下，可以利用它来为这些装备提供电源，十分便捷。
2.建筑光伏应用——染料敏化太阳能电池可以在建筑的门面、窗户、墙壁、屋顶等处应用，可以减少对建筑外观的破坏，美化建筑外观，同时还可以为建筑提供持续的电力，节省能源成本，使得建筑更加环保。
3.光伏无人机应用——染料敏化太阳能电池的重量轻、成本低，非常适合应用于无人机光伏电池上。
通过利用它提供的太阳能电能，无人机可以飞行更长时间，飞行高度也更高。
同时，它不会对固定翼强制要求的结构大小和重量带来影3.智能家居应用——染料敏化太阳能电池可以应用于各种家用电器、电子设备中，使得这些设备在电网停电或人为故意停电的情况下，仍然可以继续工作。
在智能家居领域，染料敏化太阳能电池的应用前景非常广泛。
酞菁染料发色基团
酞菁染料发色基团
酞菁染料为一类深色化合物，结构与卟啉环（或卟啉络物，porphyrin）类似，是由四个吡咯核组成而具有卟啉环结构的染料。
分子结构是由四个异吲哚核组成的封闭十六员环环上，氮、碳交替相连接，形成一个有十六个n电子的环状轮烯发色体系。
依分子轨道理论，具有这种结构的共轭体系是很稳定的。
酞菁染料常用于颜料制备，可用于染色纺织品、涂料、墨水等。
此外，它们还可用于激光打印、光敏纸和复印纸等，作为光敏材料的理想选择。
在光伏领域，酞菁染料也有很大的应用潜力，它们可以作为染料敏化太阳能电池中的光吸收剂，将太阳能转化为电能。
某些酞菁染料还可以作为有机电致发光材料，用于制备有机发光二极管（OLED），在显示器和照明设备中有广泛的应用。
总的来说，酞菁染料的发色基团是其分子结构中的一部分，这种特殊的结构使得酞菁染料具有优异的耐热、耐光、耐气候性能，以及鲜艳的颜色和强的着色力。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业人士。
酞菁类光敏染料的研究进展
太阳能电池［ 。 １ ¨
件， 到现在为止许多酞菁类光敏染料已被合成 ， 且性 能不断提升 ， 在有机太 阳能电池领域发挥 了很大 的 作用。在 ２ 世纪 ６ Ｏ Ｏ年代 ， 人们就已经研究 了金属
２ ６
四 川化 工
第１ ４卷
２１ 年 ６期 ０１
酞菁铜作为一种小分子光敏染料 ， 可通过真空 蒸镀 ， 分散旋涂等各种方法成膜 ， 并且 Ｃ Ｐ 载流子 ｕｃ 迁移率很高 ， 器件结构也易于优化， 因此， 酞菁铜体 系 自问世之 日起到现在长盛不衰 ， 电转化效率 已 光 由 ０ ９ 提升 到 ５７ ［ ］ ．５ ． １１ 。 ２３
替前 面提到 的 目前 运 用 较 多 的硅 太 阳能 电池 ， 望 有
很高 ， 制备过程中还需消耗大量能源给环境也带来 了很大的压力 ， 因而制得的电池产品售价居高不下 ，
导致其发电成本 比传统发电成本的十倍还多 ， 制约
了这种 太 阳能 电池 的推广 与发 展 ， 因此 ， 问世 多少年
作材料是一种具有光电导性 的半导体 ， 按材料可分
为 ： 合物 太 阳能 电池 、 机 太 阳能 电池 、 太 阳 能 化 有 硅
合和接上不同取代基的方法可改变酞菁化合物的性
质， 使吸收谱带发生变化 ， 得到不同光 电特性的酞菁
电池等。现在被利用 的绝大多数为硅太 阳能电池 ， 然而在制造硅太 阳能电池时用到的多晶硅材料成本
化合物 。例如， 引入使酞菁共轭体系增加 的基 团（ 如
苯氧基 等） 可使 Ｑ带发生红移 现象 ， Ｂ带 变宽。 且 运用以上理论知识及方法我们可以通过对分子的设 计寻找光谱响应范围广 、 稳定 、 耐光照的酞菁类光敏 染料 。用酞菁类光敏染料制备 的太 阳能 电池有很广 阔的前景 ， 现在， 经过许多科研人员的努力其在光 电 转化方面的性能已有较大程度 的提高 ， 很有可能代
染料敏化太阳能电池的研究与应用
染料敏化太阳能电池的研究与应用染料敏化太阳能电池，又称为Grätzel电池，是一种新型的太阳能电池，它采用了新型的敏化物质，能够将太阳能转化成电能，并且具有透明、柔性、低成本等优点。
近年来，染料敏化太阳能电池在绿色能源领域受到了广泛关注和研究。
本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究进展和应用前景三个方面进行探讨。
一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池是一种基于光电化学原理的能量转化装置。
它将太阳辐射吸收并转化为电能，使之成为一种更加可用的能源形式。
该电池的基本结构由透明导电玻璃、染料敏化剂、电解质、对电极和光敏电极组成。
其中，染料敏化剂是关键的能量转化介质，其作用是：吸收太阳光，在激发状态下电子跃迁至导电材料上，从而形成电荷的分离和运输。
电解液则提供了离子的传输通道，以维持电荷平衡。
光敏电极和对电极分别接受电荷，建立电势差，形成电流。
并且，由于特殊的电极材料和导电液体，这种电池可以向两个方向输出电流，进而光伏效率得到提高。
二、染料敏化太阳能电池的研究进展染料敏化太阳能电池由于其结构简单、成本低廉、灵活透明等优点受到了广泛关注。
自1972年O'Regan和Grätzel教授首次提出Grätzel电池后，研究者们对它的改进和优化不断进行，目前已经取得了较为丰富的研究成果：1、液态电解质Grätzel电池。
1985年，Tennakone等人利用溶于有机溶剂中的银离子/亚铁氰酸盐作为电解质，制备出稳定的液态Grätzel电池。
分别于对电极和光敏电极上采用铂和钾硝酸，其效率可达到5.2%。
2、固态电解质Grätzel电池。
为了克服液态电解质Grätzel电池中电解液泄漏的问题，研究者们又发展出了固态电解质Grätzel电池。
2000年，Zakeeruddin等人在TiO2纳米晶膜上涂覆了含PbI2等离子体和2,2',7,7'-四-(甲基丙烯酸乙酯)氧合物作为电解质的Grätzel电池，其效率高达7.2%。
染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的研究进展
的导 电玻 璃 ） 、纳 米 结 构 半 导 体 多 孔 膜 、染 料 敏 化 剂 、 电解 质溶液 和透 明对 电极 组 成 。以纳 米 ＴＯ ｉ 太 阳能 电
第 １ 期 ２
杨 振清 等 ：染 料敏 化太 阳电池 中有 机 染料 敏 化剂 的研 究进 展
４ ７
池为例 ，结构示意图如图 １ …。
个 循 环 （ 图 ２所 示 ） 如 。在 选 择 光 敏 剂 及 电 解 质 时 ，
７ ｍ，获得了 ６ ０ｎ ％的光电转化效率 。２ ０ ０３年他们在
香 豆 素 的骨架 上 引入 噻吩环 来延 长 分子 的共 轭 ，合 成 了 化 合 物 Ｎ Ｘ２９ Ｋ 一 ３和 Ｎ Ｘ２ ７ （ ３ 。噻 吩环 的引 入不 ５ Ｋ － ７图 ） ６ 但 拓 宽 了 Ｎ Ｘ ２７ Ｋ 一 ７的吸 收光 谱 ，还 使 染料 的 Ｌ Ｍ ６ Ｕ Ｏ轨 道 能级 负 移 ，增 大 了激 发 态 染 料 向 ＴＯ 导 带 注 入 电子 ｉ： 的动力 ，大 大 增 加 了 电池 的 开 路 光 电 压 。获 得 了 高 达 ７ ７ 的光 电转 化 效 率 。２ ０ ．％ ０７年 ，ｚ ＳＷａｇ ．． ｎ 等 人 又 合成 了 具有高 摩 尔 消光 系数 和稳 定性 好 的香 豆素 染 料 Ｎ Ｘ２ ８ （ ３ ，其 敏 化 的 Ｄ Ｃ持续 光 照 １ ０ 光 电 Ｋ ． ３图 ） ８ Ｓ ０ｈ ０ 转化 效 率仍 能保 持 在 ６ 左右 。 ％ ３ ２ 半菁 类染 料 ．
（ ｙ －ｅ ｓ ｉ ｄＳｌｒ ｅｌ Ｓ ） Ｄ ｅＳｎ ｉｚ ｏａ ｌ，Ｄ Ｃ ，从此 Ｄ Ｃ电池 的发 展 ｔｅ Ｃ Ｓ
贵金 属 ，成本 低 ，结构 多样 等优 点成 为光 敏 染料 研 究 领
域 的热点 。
染料敏化太阳能电池的研究与发展现状
染料敏化太阳能电池的研究与发展现状染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能转换技术，具有低成本、高效率和环保的特点，因此受到了广泛的关注和研究。
在过去的几十年里，DSSC的研究和发展取得了一些重要的进展，但仍然面临着一些挑战和障碍。
本文将对DSSC的研究现状进行综述，并探讨其未来的发展方向和前景。
首先，我们来看一下DSSC的基本原理和结构。
DSSC是一种以染料为光敏剂的太阳能电池，其工作原理类似于光合作用。
其基本结构包括纳米结构的二氧化钛（TiO2）电子传输层、染料敏化层、电解质和对电子传输的透明导电玻璃。
当阳光照射到DSSC上时，染料吸收光子并转化为电子-空穴对，电子被注入TiO2电子传输层，从而产生电流。
这种结构简单、制造成本低，因此受到了人们的青睐。
在DSSC的研究领域，染料的选择和设计是一个至关重要的方面。
传统的染料敏化太阳能电池所使用的染料主要是有机染料，但它们在光稳定性和光吸收范围方面存在着一些不足。
因此，近年来研究人员开始尝试使用无机染料和有机-无机杂化染料来提高DSSC的光电转换效率和稳定性。
同时，一些新型的染料敏化剂，如钙钛矿材料，也被引入到DSSC中，取得了较好的效果。
这些新型染料的研究为提高DSSC 的光电转换效率提供了新的途径。
除了染料的选择，DSSC的电解质也是一个关键的研究领域。
传统DSSC所使用的电解质是有机溶液，但它们在高温和长时间照射下会发生不稳定和蒸发的问题。
为了解决这一问题，研究人员开始尝试使用固态电解质来代替传统的有机溶液。
固态电解质不仅能够提高DSSC的稳定性，还可以减小DSSC的封装成本和提高其安全性。
因此，固态电解质被认为是DSSC未来发展的一个重要方向。
此外，DSSC的光电转换效率也是一个备受关注的问题。
目前，DSSC的光电转换效率已经超过了10%，但与硅基太阳能电池相比仍有一定差距。
为了进一步提高DSSC的光电转换效率，研究人员正在探索一些新的技术和方法，如表面修饰、光学结构优化和光伏材料的组合应用等。
染料敏化太阳能电池中金属有机配合物染料敏化剂的研究进展
・２ ７・ ９
染料 敏 化太 阳能 电池 中金 属有 机 配 合 物染 料敏 化 剂 的研 究进 展
杨振 清 ， 曹达鹏。邵长金 卢贵武 ， ，
（ 中国石油 大学 （ １ 北京） 学院 ， 理 北京 １ ２ ４ ； 北京化工大学有机无机复合材料 国家重点实验室 ， ０２９２ 北京 １０ ２ ） ０ ０ ９ 摘要 染料敏化太 阳电池 （ Ｓ ＤＳ Ｃ电池） 近年来 已经 引起 国内外众 多学者的 重视 ， 来越 多的研 究者 对此表现 越
ａ ｄ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｈ Ｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｎ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｌ ｆｔ ｅＤＳ Ｃ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｔｈ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｔ ｅ ｏ ｇ ｎ ｃ ｍｅ ａ ｏ ｎ ｅ ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｈ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｈ ｒ ａ ｉ ｔ ｌ ｉ ｃ ｍｐ ｅ ｙ － ｅ ｓｔ ｅ ｓ ｆ ｒ ＤＣＳ ａ ｅｒ ｖｅ ｄ Ｓ ｍｅｆ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆｔ ｅ ｓ ｕ ｙ ａ ｅｐ ｔ ｕ ｏ ｅ ｄ ｅ ｙ ｔ ｅ ｏ ｌｘ ｄ ｅ ｓ ｎ ｉｉ ｒ ｏ ｚ ｒ ｅ ｉｗｅ ． ｏ ｕ ｕ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｈ ｔ ｄ ｒ ｕ ｔ ｒｎ ｗ ｙ ｓ ｓ ｎ ｈ — ｏ ｏ ｆ
ｗｉ ｈ ａ ｏ ａｔｃｅｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ，ｗｈｃ ａ ｏ ｃ ｓ ｎ ｉｈ ｅ ｉｉｎ ｙａ ｖ ｎ ａ ｅ．Ｔｈ ｅ ｓｔｚｒ ｏ ｓｉ ｔ ｈ ｔ ｔ ｅｎ ｎ ｐ ｒｉｌ ｅ ｃｎ ｕ ｔ ｒ ｈ ｉｈｈ ｓｌｗ－ｏ ｔａ ｄｈｇ － ｆ ｃｅ ｃ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｅｓ ｎ ｉ ｅ ｓｃ ｎ ｔｔ ｅｔ ｅ ｉ ｕ ｈ ａｔｏ ｈ ｎ ｉｅ ｔｐ ｏ ｏ ｏｃ ｒｅ ｔｃ ｎ ｅｓｏ ｆｉｉｎ ｙ Ｉ Ｅ）ａ ｄ ｌ ｅｏ ｈ Ｓ ｅ ｒ ｆｔｅ ｉｃｄ ｎ ｈ ｔｎ ｔ ｕ ｒ ｎ ｏ ｖ ｒｉｎ ｅｆｃｅ ｃ （ＰＣ ｎ ｉ ｆｔｅＤＳ Ｃ．Ｔｈ ｕ ｄ ｍ ｅ ｔｌｓｒ ｃｕ ｅ ｒ ｅｆｎ ａ ｎ ａ ｔｕ ｔｒ
染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇)
染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇) 染料敏化太阳能电池实验天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试姓名：蓝永琛班级：新能源材料与器件学号：20112500041一、实验目的1. 了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。
2. 掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法以及电池的组装方法。
3. 掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。
二、实验原理略三、仪器与试剂一、仪器设备可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶（500mL）、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。
二、试剂材料钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水四、实验步骤一、TiO2溶胶制备目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法等。
本实验采用溶胶-凝胶法。
（1）在500mL的三口烧瓶中加入1：100（体积比）的硝酸溶液约100mL，将三口烧瓶置于60-70oC的恒温水浴中恒温。
（2）在无水环境中，将5mL钛酸丁酯加入含有2mL异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入（约1滴/秒）上述三口烧瓶中的硝酸溶液中，并不断搅拌，直至获得透明的TiO2溶胶。
二、TiO2电极制备取4片ITO导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥，分别将其插入溶胶中浸泡提拉数次，直至形成均匀液膜。
取出平置、自然晾干，再红外灯下烘干。
最后在450oC下于马弗炉中煅烧30min 得到锐态矿型TiO2修饰电极。
可用XRD粉末衍射仪测定TiO2晶型结构。
三、染料敏化剂的制备和表征(1) 叶绿素的提取采集新鲜绿色幼叶，洗净晾干，去主脉，称取5g剪碎放入研钵，加入少量石油醚充分研磨，然后转入烧杯，再加入约20mL石油醚，超声提取15min后过滤，弃去滤液。
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同酞菁结构 间的差 异会 导致其 电子 能 级 、电子分 布 发生很大 的变化 ，从而 导致 Ｄ Ｓ Ｓ Ｃ效率的不 同。
收稿 日期 ：０ １ ８— ２ ２ １ 一Ｏ ２
这 些酞 菁 结 构 相 似 ，都 是 选 用 羧 酸 基 团 作 为 与 Ｔｉ 面相连 的 固定 基 团 ，差 距 仅 是 羧 酸 固 定基 Ｏ 表 与酞菁 分子 间 的 距 离 不 同。经 过 研 究 表 明 ，不 同 羧 酸基 团 的 取代 会 影 响 酞 菁 的 电子 分 布 状 态 ，改
化 学研 究 ； ＊通 讯 联 系 人 ： 复 实 （９ ６一 ， ， 龙 江 哈 张 １４ ）男 黑
尔滨人 ， 教授 ， 博士生导师 ， 研究方 向： 光化学 、 光物理 、 物 理化学等 ， － ｉ ｚａ ｇｓ Ｅ ｍａｌ ｈ ｎ ｆ＠ｍａ ．ｓｎ ｈ ａ ｅｕ ｃ ： ｉ ｔｉｇ ｕ． ｄ ．ａ ｌ
圈一
信息记录材荆 ２ １ 年 第 ｛ 。 １ ２卷 第 ５鞠
综
述
图 １ 羧 酸 基 团 与 Ｔ （ 的 结 合 模 式 ｉ２ ）
Ｆ ｇ Ｔｈ ｉ ｄ ｎ ｄ ｅ ｗｅ ｎ ｃ ｒ ｏ ｙ ｒ ｕ ｓａ ｄ Ｔｉ ｉｌ ｅ ｂ ｎ ｉ ｇ ｍｏ ｅｂ ｔ ｅ ａ ｂ ｘ ｌ ｏ ｐ ｎ ０２ ｇ
中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｑ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ５ ２ （０ １ ５ ０ ２ ０ ０ ９— ６４一 ２ １ ）０ —０２ — ７
１ 引言
染 料 敏 化 太 阳能 电 池 （ｄｅｓｎｉｚｄＳ ａ ｙ－ｅｓ ｉ Ｏｌｒ ｔｅ
ｃｌ ，Ｄ Ｓ ｓ ｅｌ ｓ Ｓ Ｃ ）是 太 阳 能 电 池 的 重 要 研 究 方 向。
团主要是 羧基 和 羟基 ＿ ］ ８ 。对 于 酞 菁 而言 一般 都 使 用 羧基来 作 为 固定 基 团 ，羧 基 与 金 属 氧 化 物 的连
菁 、卟啉 、纯有机类染料 等［ ］ ３ 。其 中酞菁 分子 以其
良好的可见光 吸收 以及稳 定性 受 到广 泛 的关 注 。不
接 方式 如 图 １ ，主 要 以单 齿 ，桥 联 ，氢 键 等 方 式
２ 酞菁 敏 化 剂 结构 对 于 光 电转 化效
率的影响
染料 分 子 与 金 属 氧 化 物 半 导 体 连 接 的 基 团被 称 为 固定 基 团。在 光 照 的 作 用 下 ，敏 化 染 料 分 子 被 激发 ，激 发 态 电 子 通 过 固 定 基 团将 能 量 导 人 半
导 体 的导带 ，从而实 现 光 能 到 电 能 的转 化 。 因此 ，
ＲＥ ＶⅡ Ｗ ￡
染 料敏 化 太 阳能 电池 中酞菁 光敏 剂 的 固定 基 团 的研 究 进 展
杨 琳 ，陈子辉 ，张复实
（ 华大学 清 化 学 系 ，北 京 １０ ８ ） ００ ４
摘
要 ：染料敏化太 阳能 电池 （ Ｓ Ｃ Ｄ Ｓ ）是太 阳能 电池 中非常有潜力 的一个研 究方 向。敏化 染料作为 ＤＳ ｃ Ｓ
变激发 态 电 子 注 入 金 属 半 导 体 的 时 间 ，从 而 影 响 ＤＳ Ｃ的效率 ｕ Ｓ 。
项 目基金 ： 国家 自然科学基金面上资助 （ 批准号 ２ ０ ３０ ） １ ７ １５ 资助项 目 作者简介 ： 杨琳 （ ９６一 ， ， １８ ） 男 辽宁 大连人 ， 士研究生 ， 博 主要从事 光
结 果 说 明 ，羧 酸 分 子 要 与 酞 菁 分 子 之 间有 一
定 的共轭 效 果 ，并 且 考 虑 到 电 子 的 分 布 与 注 入 ，
羧 酸分子 与酞菁 间的共轭 基 团不易 太大 。
Ｔ 结构 最 为 简 单 ，激 发 态 电 子 经 过 羧 基 固 Ｔ１
—１Leabharlann ＲＥ ＥＷ ＶＩ１ ｒ ＿１ Ｏ
Ｈ Ｏ
（３ ） Ｈ ３ ＣＣ
ａ
） Ｉ ）
０ ０Ｈ） （ ３ ３
０ ＴＴ ８
１ｒ ＿１
ＴＴ ６
１ｒ ＿１ ５
１ｒ ＿ １６
Ｃ（ ＣＨ３３ ） （ ） ｈ
图 ２ 不 同固定基 团酞菁
Ｆｉ ２ Ｔｈ ｈ ｈ ｌ ｃ ａ ｉ ｅ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｆ ｅ ｒ ｕ ｓ ｇ ｅ ｐ ｔ ａ ｏ ｙ ｎ ｎ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｄ ｇ ｏ ｐ ｆ ｘ
此类 电池最 高 转 化 效 率 能达 到 １ ，短路 电流 达 １ 到 １ ｍＡ／ ｍ２ ８ ｃ ，开路 电压达 到 ７ ０ 。 ２ ｍＶＥ 目前 敏化剂 的选 择 主要有 多 吡啶 钌化合 物 、酞
良好 的固定 基 团对 于 敏 化 染 料 分 子 的效 率 是 至 关 重要 的 。 目前 对 于 敏 化 分 子 效 果 比较 好 的 固定 集
ＤＳ Ｓ Ｃ制作工 艺简单 ，仅 相 当于硅太 阳能 电池 的 １ ／ １ —１５ ０ ／ ，所使 用 的 纳米 二 氧 化钛 （ Ｏ ）半 导 体 Ｔｉ 薄膜 和电解 质 等 材 料 安 全 、无 毒 ，是 一 类 非 常 有 潜力 ，有应用 价值 的太 阳能光 电转化设 备＿ 。 目前 １ ］
重要的组成部分在很大 的程度上影响着 Ｄ Ｓ 的光 电转化效率 ，酞 菁是一种 非常重要 的光敏剂 ，近年 来受到广 ＳＣ 泛的关注。酞菁结构 的细微变化都会影响到其 ＨＯ ＭＯ、Ｌ ＵＭＯ 能级 ，影响激发 电子注入半 导体极板 的效率 ，从 而影响太 阳能电池效率 。本文 以酞菁与 Ｔｉ ２ （ 的固定基 团为主介绍 了近年来酞菁染料分子 的设计研 究进展。 ） 关键词 ：酞菁 ；太 阳能 电池；光敏 剂；固定基 团
定 基 团可 以直 接 注 入 半 导 体 ，所 以效 率 最 高 。而
Ｔ ２ ｖ ４两个 结 构 中的 羧 基 固定 基 与 酞 菁 分 子 Ｔ 、１ ｒ