染料敏化太阳能电池中染料分子共轭π桥的扩展

以染料分子d5为原型,采用不同类型和数量的共轭桥单元来设计d-π-a型有机分子.采用密度泛函理论(dft)和含时密度泛函理论(tddft)来模拟计算分子的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见光谱,为染料敏化太阳能电池(dsscs)的敏化分子寻找适合的共轭桥.采用“次甲基链”、“呋喃环”或“噻吩环”、“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥单元,使得分子的吸收光谱依次红移.随着共轭桥单元的增加,分子的吸收光谱有剧烈的红移,但随着共轭桥单元数量的进一步增加,分子吸收光谱的红移现象减弱.分子的最低未占据分子轨道(lumo)能级逐渐降低,而最高占据分子轨道(homo)能级逐渐升高.采用3个“次甲基链和呋喃环”或者“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥时,homo能级已经高于氧化还原电解质的能级,而在极性溶液中,由2个“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时,分子的homo能级已经高于氧化还原电解质的能级了.采用“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时,吸收光谱有明显的红移,但对于dsscs的敏化分子,这样的共轭桥单元只能有1-2个,不宜过多.