基于聚噻吩类固态染料敏化太阳能电池的基础问题

本申请主要是针对目前基于导电高分子固态染料敏化太阳能电池存在的一些问题而提出的项目。固态染料敏化太阳能电池是染料敏化电池的一个重要的分支，由于其相对于液体或离子液体染料敏化电池而言，研究难度要大很多。目前国内外从事本领域的研究者不多，迄今为止，主要以研究碘化铜类无机半导体材料，小分子空穴传输材料（以Spiro-OMeTAD为代表），以及导电高分子类（聚噻吩，聚苯胺，聚吡咯等）三类体系。本项目结合导电高分子PEDOT， P3HT为代表，以及Spiro-OMeTAD存在的一些尚未解决而却又有重要意义的问题出发，从简单的掺杂概念入手（氧化，还原，中性掺杂），以共轭高分子的导电性和空穴迁移率为参数，以电池的光电转化效率为指标，期望得出一些指导性的结论，并促进该领域的深入研究。

经过项目的资助实施，合成了系列不含碘准固态电解质体系，开展了碘化亚铜、离子液体、塑晶等三类典型准固态或固态电解质体系，通过简单添加高氯酸锂以及其他优化各组分达到了全面提升电池光电转化效率的目的。此外，开展不同导电高分子合成方法的探索，尝试了气相聚合、固相聚合以及酸催化聚合等模式。并对其中气相、电化学聚合聚吡咯，固相聚合制备Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) PEDOT体系的对电极材料进行深入研究，考察其在染料敏化电池中的的光电化学行为和催化性能等进行了较为系统、深入的探讨，利用电化学阻抗谱(EIS)、和电流-电压(I-V)曲线测定等对比研究了电极的性能、电池效率等。同时，采用有别于目前分子设计的方法，采取横向分子设计，大幅拓展了固相合成中的噻吩单体的应用范围以及在酸催化聚合方面的原创性发现。