二硫杂茂类辅助配体对铼吡啶染料光敏化剂性能的影响

Dye-sensitized solar cell (DSSC) is one of the ways in which solar energy convert the energy. Dye is the core structure of the properties play an important effect on the photoelectric conversion efficiency. We will begin to research a series of potential dye molecules, rhenium pyridine complexes modified by dithiole derivate. We will design a new kind of rhenium pyridine complexes with dithiole modified by different ligands, and consider the effects of the number and position of attached group. We explore the photoelectric conversion efficiency through studying the nature of the absorption spectrum, charge distribution and redox potential, and identify the potential dye of the DSSC. In order to further understand the role of dye molecules in DSSC, we will simulate the mechanism of the dye adsorbed TiO2 surface, and understand performance of the DSSC deeply. Finally, we will conclude the effects of dithiole derivate auxiliary ligand on the performance of rhenium pyridine complexes as dye-photosenitizer.

染料敏化太阳能（DSSC）电池是转换太阳能的方式之一。染料作为核心结构，其性能对DSSC的光电转换效率起着重要作用。我们对一类潜在的染料分子，二硫杂茂类修饰的铼吡啶配合物展开理论研究。项目中拟用不同性质的基团修饰二硫杂茂，将其作为辅助配体，设计新型铼吡啶染料光敏化剂；同时考虑附着基团的数目和位置，通过对吸收光谱、电荷分布和氧化还原电势的研究，探究这类新型染料分子的光电转换效率，筛选出潜在可以应用到DSSC上的染料分子；为了更深入的理解染料分子在DSSC中的作用，还将其与TiO2的连接方式进行模拟，全面了解DSSC的性能关系，总结二硫杂茂类作为辅助配体对铼吡啶染料光敏化剂性能影响的规律。

染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells，DSSC)是一种非常有前途的清洁太阳能装置，如果能够寻找到光电转换效率高且光稳定性好的DSSC，在节约大量化石能源的同时还可以减少对环境的污染。染料光敏剂吸附在半导体TiO2的表面上，是DSSC结构中至关重要的一部分。已有报道修饰铼吡啶染料光敏剂的辅助配体不同，可以改变其在DSSC中的性能。具有优异物理、光电化学特性的二硫杂茂类分子修饰后的染料分子也一直受到了关注，但实验表明其在DSSC上的光电性能还有待提高。. 本项目中通过研究几种二硫杂茂类辅助基团对染料分子性能的影响，分别筛选出性能较好的几种分子。并且通过研究与半导体TiO2的作用后染料分子的性能，可以更加清楚的认识光电转换过程。研究结果表明，在含有邻二氮杂菲配体上引入-F官能团可以提高此类铼配合物的光电性能；Re(CO)3X(L)分子中X基团为-C≡CH时比其他基团表现出的光电性能要好；在含四硫富瓦烯-双吡唑配体的铼配合物中考察了羧基数目和种类对染料分子的影响。同时探索了铼吡啶染料分子与TiO2半导体的连接模型以及吸附之后的吸收特征对电子可能的转移方式进行推测。在研究过程中，选取TiO2(101面)上的5个钛作为理论模型,染料分子与二氧化钛的结合方式采用了双酯键连的形式，即羧基上的两个氧分别于二氧化钛上的两个相邻的钛连接。另外，发现含咪唑-邻二氮杂菲配体的铼(I)三羰基配合物中，N^N配体上引入-C≡CH时的发光性能较好；而在含吡啶四唑、嘧啶基取代苯并咪唑环配体的配合物中，N^N配体上的-OCH3基团会使材料的量子效率提高。通过这些研究不仅仅可以拓宽染料的应用范围，同时加深对光电转换过程的认识，为实验开展染料合成积累知识。