D-π-A新型叶绿素衍生物的设计﹑合成及其光伏性能研究

叶绿素在植物光合作用中是至关重要的捕光"天线"，其重要的理化性质一直都是有机和生物化学界的研究热点。本项目把推拉电子（donor-π-acceptor）的概念借鉴到天然色素-叶绿素的化学改性中来，借助当代有机光电材料化学中常用的有机钯等催化剂，合成一类新型的叶绿素衍生物，以提高现有叶绿素敏化太阳能电池的光电转化效率。采用紫外-可见-近红外光谱仪和荧光光谱仪表征新型叶绿素衍生物的光电性质，并用理论计算的方法探求结构与性能之间的内在联系；研究不同取代基团不同取代位的叶绿素衍生物对染料敏化太阳能电池性能（开路电压﹑短路电流﹑填充因子以及转换效率等指标）的影响规律，同时考察不同的取代基团对叶绿素光降解稳定性以及器件长期稳定性的影响。本项研究为叶绿素用于染料敏化太阳能电池提供了新的方案，同时该类衍生物还将在光伏制氢和光动力抗癌等领域中具有重要的应用前景。

染料敏化太阳能电池由于具有很高的光电转化效率和较低的成本，近年来受到科研工作者的关注。 但由于染料敏化太阳能电池对电极一般采用贵重金属铂作为还原I3-/I2电对的对电极，因而研究和开发非贵金属对电极是进一步降低染料敏化太阳能电池成本的重要途径之一，本研究开发了四类非贵金属对电极材料，即有机聚（3,4-二氧乙基噻吩）/聚磺化苯乙烯（PEDOT：PSS）与无机氮化钛的纳米复合物，复合多级微/纳氮化钛粒子，水热合成铜铟硫纳米粒子，电沉积制备硒化钴纳米薄膜对电极等并阐明四种对电极结构与最终光电转换性能的相互关系，通过优化设计合成四种最优对电极材料，并以它们作为对电极组装高效率的太阳能电池器件，电池的最高光电转化效率达到7.83%。为制备出高效率的、低成本的太阳能电池器件提供了更多的依据和指导。