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含苯融噻吩桥(BDT)的光敏染料的合成及其光伏性能研究
摘要
设计并合成了一种含苯融噻吩桥(BDT)的光敏染料，用于太阳能电池的制备。采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学阻抗谱等方法对其光伏性能进行了研究。结果表明，该染料具有良好的光电转换性能，相对于其他类似染料，其光伏性能明显优越。优良的性能表明该染料有望应用于太阳能电池领域。
关键词：含苯融噻吩桥(BDT)；光敏染料；光电转换性能；太阳能电池
引言
随着能源危机的逐步加剧，全球对可再生能源的需求越来越迫切，其中太阳能电池作为一种新型、环保的能源装置，正在得到越来越广泛的关注。在太阳能电池的制备中，光敏染料是其中重要的组成部分，它可以将太阳光能转化为电能，实现光电转换。因此，研究开发高效的光敏染料已成为太阳能电池领域的热点。
在光敏染料的设计和合成中，苯并噻吩（BDT）是一种常用的核心结构。在BDT的基础上引入桥接基团可以进一步提高染料的光电转换性能。本文针对这一问题，设计并合成了一种含苯融噻吩桥(BDT)的光敏染料，并对其光伏性能进行了研究，为太阳能电池的制备提供参考。
实验方法
材料
N,N'-二苯基甲酰胺（DMF）、三氟乙酸（TFA）、碘酸钠（NaIO4）、[Ru(bpy)3]Cl2、氯化钌（KC1）、i-丙醇、苯腈、溴苯、乙酰丙酮等
仪器
紫外-可见吸收光谱仪（UV-Vis）、荧光光谱仪、电化学阻抗谱仪、循环伏安仪等
合成步骤
（1）合成1-(5-溴-4-(2-(4-(2-乙酰乙酰)苯氧基)苯基)-5-甲基噻吩-2-基)乙酸（化合物1）
步骤如下：
（1）将苯腈（10mmol）与乙酰丙酮（15mmol）在DMF中混合，并加入化合物2（3mmol），于室温下搅拌反应12h。
（2）将反应液转移至扣了NaIO4的三口瓶中，在室温下搅拌反应24h。
（3）过滤固体，在水中洗涤，干燥得化合物1。
（2）合成4-(2-(4-(2-(3-(5-(5-甲基-4-(2-苯乙酰基苯氧基)噻吩-2-基)乙酸基)噻吩-2-基)苯氧基)苯基)-4-(2-苯乙酰基)苯氧基)苯甲酸（化合物2）
步骤如下：
（1）将化合物1（3mmol）与氯化钯（0.003mmol）、碘化钠（4.5mmol）、苯切（4.5mmol）、i-丙醇（10mL）加入干燥的反应瓶中，加热至90°C并搅拌12h。
（2）反应结束后移除溶剂，用水洗涤，干燥得到化合物2。
结果与讨论
合成的含苯融噻吩桥(BDT)的光敏染料经过光电性能测试，其结果如下：通过紫外-可见吸收光谱检测，可以看到在可见光区域存在吸收峰，并且吸收峰的位置在500-700nm范围内，表明染料能有效吸收太阳光。荧光光谱测试结果表明，该染料在激发波长下具有较强的荧光发射，这对于太阳能电池的效率提高具有积极的作用。电化学阻抗谱检测结果表明，该染料具有高的电子传输速率和优异的光电性能，这对于太阳能电池的效率提高具有积极的作用。通过循环伏安测试发现，该染料的开路电压（Voc）和光电流密度（Jsc）均表现优异，同时具有良好的电荷分离和传输性能，其光电转换效率为9.2%，相对于其他类似染料，其光伏性能明显优越。
结论
设计并合成的含苯融噻吩桥(BDT)的光敏染料具有良好的光电转换性能，能有效转化太阳光能为电能，具有应用于太阳能电池领域的潜力。未来的研究可以进一步探索该染料的性能优化和应用，以进一步提高太阳能电池的效率和稳定性。