二氢吲哚类染料用于染料敏化太阳能电池光敏剂的比较

采用密度泛函理论(dft)和含时密度泛函理论(td-dft)对四种二氢吲哚染料进行研究,从中筛选出相对优秀的染料敏化太阳能电池光敏剂.对前线分子轨道的计算表明,二氢吲哚染料的前线分子轨道结构非常有利于染料激发态向tio2电极的电子注入.对真空中的紫外和可见光吸收光谱的计算表明,二氢吲哚染料的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配较好.对染料分子的能级计算表明,二氢吲哚染料的能级结构比较适合于i-/i-3作电解液的tio2纳米晶太阳能电池的光敏剂.二氢吲哚染料最低未占据分子轨道(lumo)能级均比tio2晶体导带边能级高,能够保证激发态染料分子高效地向tio2电极转移电子.二氢吲哚染料最高占据分子轨道(homo)的能级比i-/i-3能级低,保证了失去电子的染料分子能够顺利地从电解液中得到电子.与实验数据比较,得出在提高染料敏化太阳能电池转换效率方面,对染料的关键要求是lumo能级的位置.染料分子的稳定性是染料敏化太阳能电池使用寿命的关键因素.通过对化学键键长的比较表明,二氢吲哚染料的分子稳定性基本相同.对计算结果的分析表明,二氢吲哚染料1(id1)的lumo能级最高,分子稳定性最好,在酒精溶液中的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配很好,在同类染料中是较好的染料敏化太阳能电池光敏剂.