新型近红外染料敏化纳米半导体材料及其薄膜太阳能电池的研究

染料敏化使太阳能电池吸光范围拓宽至近红外乃至红外区，但已开发的近红外染料存在着光电转换效率、光稳定性和敏化率差等问题。本项目设计合成系列新型近红外菁染料及其α-环糊精包合物，分子中N-对羧苄基的存在将使分子变得稳定，羧基和磺酸基有利于与纳米TiO2的敏化和结合；并通过α-环糊精的空腔笼，将染料分子包合，保护染料使其更加稳定；同时α-环糊精的空腔笼外部上面的羟基改善了染料对纳米TiO2的敏化率和结合度。设计以新的方式，即经过中间"半菁"类似物的包合，制备α-环糊精包合近红外菁染料超分子光敏剂，并使其敏化纳米TiO2等半导体玻璃或高分子膜基电极，并模拟基因芯片构筑光敏电极芯片，经对比光电性能及分子结构的整合，得到性能优良的染料光敏材料及其薄膜太阳能电池；从微观角度阐述电子转移机理和构效关系等。这不仅对有机太阳能电池的产业化，而且对信息功能材料制备中的关键科学基础问题的研究有着重要的理论意义。