新型高效有机染料敏化剂的设计、合成及其共敏化研究

基本信息
批准号:21702031
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:钱兴
学科分类:
依托单位:福州大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:江献财,徐冲,牛宇迪,姜怡青,颜如彩,李红梅
关键词:
卟啉共敏化有机染料吲哚染料敏化太阳能电池
结项摘要

This program aims to design and synthesize D–π–A–A type metallic porphyrin dyes and metal-free organic dyes with using DFT calculations. These organic dyes with high molar absorption coefficients and broad absorption range will be applied in dye-sensitized solar cells to replace the high-cost noble-metal Ru-based dyes with limited resources. In order to suppress dye aggregation and electron recombination and improve the power conversion efficiency (PCE), the bulk electron-donor groups will be introduced to the structures of dye molecules. DFT calculations have been involved to verify and optimize the dye molecular structures and have proved that these designed dye molecules meet the basic conditions for using as efficient organic dyes. A series of analytic measurements will be used to clarify the internal relationships between the structures and properties of dye molecules, reveal the mechanism of charge separation and injection and master the method of suppressing electron recombination. The co-sensitization of porphyrin dyes with high short-circuit current and metal-free organic dyes with high open-circuit voltage will both improve the current and voltage of the solar cells. In this program, three co-sensitization methods, including intermolecular co-sensitization, intramolecular co-sensitization and supermolecular co-sensitization, will be innovatively investigated. The co-sensitization methods will be further optimized to improve the PCEs of the solar cells and realize the adjustability of the status of the co-sensitized dyes.

本项目拟结合DFT理论计算,设计并合成D–π–A–A结构的金属卟啉类和纯有机类染料,并用这类高吸光系数、宽光谱吸收的有机染料来替代价格昂贵、资源有限的贵金属钌染料应用于染料敏化太阳能电池中。项目拟在染料结构中引入较大体积的电子给体单元以有效地抑制染料自聚集、降低电子复合率、提高染料的光电转换效率,利用DFT理论验证并优化染料的分子结构,证明设计的分子满足作为高效染料的基本条件。通过系列测试分析明确这类新结构染料的结构-效能的关系,掌握电子分离与注入机理及降低电子复合率的有效方法。将拥有宽光谱和大短路电流的卟啉染料与高开路电压的纯有机染料共敏化以同时提高电池短路电流和开路电压,在本项目中,我们将进行三种共敏化方法的创新性探索,即分子间共敏化、分子内共敏化和超分子体系共敏化。项目通过优化共敏化方案进一步提高电池的效率,并重点实现对共敏化染料吸附状态的有效调控。

项目摘要

在DFT理论计算辅助下,我们设计并合成了一系列金属卟啉/纯有机染料,并用这些高吸光系数、宽光谱吸收的有机染料来替代价格昂贵、资源有限的贵金属钌染料应用于染料敏化太阳能电池中。我们在染料结构中引入较大体积的电子给体单元以有效地抑制染料自聚集、降低电子复合率、提高染料的光电转换效率,利用DFT计算对染料的分子结构进一步优化,证明设计的分子满足作为高效染料的基本条件。然后,我们通过系列测试分析明确了新结构染料的结构-效能的关系,分析了电子分离与注入机理及降低电子复合率的有效方法。我们将宽光谱和高电流的卟啉染料与高开路电压的纯有机染料共敏化以同时提高电池短路电流和开路电压,在本项目中,我们进行了多种共敏化方法的创新性探索。项目通过优化共敏化方案进一步提高电池的效率,并重点实现对共敏化染料吸附状态的有效调控。另外,我们还开发出了一系列可应用于有机染料体系的新型对电极催化剂材料,取得了良好的结果。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
2

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016
3

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021
4

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180900
发表时间:2018
5

聚酰胺酸盐薄膜的亚胺化历程研究

聚酰胺酸盐薄膜的亚胺化历程研究

DOI:10.3969/j.issn.1005-5770.2022.09.012
发表时间:2022

钱兴的其他基金

相似国自然基金

1

新型有机染料敏化剂的设计和合成

批准号:21372003
批准年份:2013
负责人:李倩倩
学科分类:B0503
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

高原天然染料敏化剂的提纯、改性和共敏化的研究

批准号:51362025
批准年份:2013
负责人:王刚
学科分类:E0207
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
3

高效有机染料的合成及其染料敏化太阳能电池的研究

批准号:20903030
批准年份:2009
负责人:王鸣魁
学科分类:B0205
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
4

新型基于吡咯有机染料敏化剂的合成与性能研究

批准号:21002075
批准年份:2010
负责人:李倩倩
学科分类:B0503
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目