[00869925]新型近红外有机光敏剂及其敏化纳米半导体材料的制备

成果来源于河北省自然科学基金《新型近红外有机光敏剂及其敏化纳米半导体材料的制备》项目，编号：B2006000191，起止时间：2006.01～2008.12。新兴的染料敏化太阳能电池(DSSC)是硅太阳能电池成本的1/10，是一种极具开发潜力的太阳能电池。近红外有机光敏剂及其敏化纳米半导体材料是制备DSSC的关键组成部件。但已有染料光敏材料普遍存在光敏性、光稳定性和敏化率差等问题，严重影响了DSSC的光电转换效率及产业化进程。该项目设计合成了系列新型含N-对羧苄基近红外菁染料及其环糊精包合物。主要通过分子中取代基团的改变、羧基和磺酸基的存在、外部环糊精分子空腔笼的保护包合，提高染料分子的稳定性、光敏性、对TiO<,2>半导体材料的敏化率和染料敏化太阳能电池电极的光电效能。制备得到了系列新型染料敏化纳米TiO<,2>半导体光阳极材料及其太阳能电池。并以新的方法，通过“半菁”类似物，制备染料环糊精包合物。菁染料及其包合物的晶形主要为针状或多边形。应用Gaussian03的DFT方法在B3LYP/6-31G*水平下，得到了染料分子的最优化结构，分子成键轨道、静电势、光谱等计算数据，借助可视化软件进行了表征和分析。目前在所取得的先进成果基础上和获得的国家自然科学基金的资助下，正将研究开发的新型染料及其敏化纳米TiO<,2>半导体材料在太阳能电池中应用。在该项目执行期间培养毕业三名硕士研究生，撰写和发表论文共11篇，其中SCI收录4篇，申请中国发明专利2项。开发和研制性能良好的新型染料光敏剂及其敏化半导体材料，不仅对有机太阳能电池的工业化，创造巨大的经济效益有着重要的现实意义，同时有关材料性能、电子转移机理和构效关系的研究，将对信息功能材料制备中的关键科学基础问题的研究有着重要的理论意义。