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含苯并噻二唑的二维有机染料的合成与光伏性能研究
摘要：
本文合成了一种含苯并噻二唑的二维有机染料，并对其进行了光伏性能研究。采用FT-IR、1HNMR、UV-Vis、PL等技术对其化学结构和光电性质进行了表征。结果表明，该染料在可见光范围内有较强的吸收和发射光谱，对电子的接受和传递能力较强。在TiO2薄膜上组装染料敏化太阳能电池，其光电转换效率达到了8.94%。
关键词：含苯并噻二唑，二维有机染料，光伏性能，染料敏化太阳能电池
引言：
由于全球能源需求的增加和石化燃料的有限性，太阳能电池作为一种新型的清洁能源应用也越来越受到人们的关注。染料敏化太阳能电池作为太阳能电池的一种重要分支，由于其成本低、制备工艺简单、灵活度高等优点，已成为太阳能电池领域的研究热点。在染料敏化太阳能电池中，染料的选择直接影响到电池的性能，因此寻找新型染料成为了研究的热点。
苯并噻二唑作为一种广泛应用于材料领域的化合物，在染料敏化太阳能电池中也具有良好的电子输运性能。本文以含苯并噻二唑为基础，设计并合成了一种二维有机染料，并对其进行了光电性能研究，旨在探索新型染料在染料敏化太阳能电池中的应用和性能优化。
实验：
化学品：
Methyl3-(benzo[d]thiazol-2-yl)-2-(4-(decyloxy)phenyl)acrylate(DPA),TiO2染料敏化太阳能电池器件制备所用材料及仪器部件等。
器材：
爆破锅、玻璃仪器、有机合成试验设备、加热搅拌器、离心机、红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪等。
实验步骤：
1、合成含苯并噻二唑的二维有机染料DPA
将100mg的DPA通过乙醇混悬，加入含有1.6mol/L的NaOH的乙醇溶液中，经回流反应3h，过滤得到含苯并噻二唑的中间体化合物。中间体化合物中加入与其摩尔比为3：1的苯乙酮与氢氧化钾的混合物，经室温下搅拌14h，并用NaCl溶液进行提取，得到含有苯并噻二唑的二维有机染料DPA。
2、染料的物理化学性质研究
采用FT-IR、1HNMR、UV-Vis和PL等技术对染料的化学结构及其光电性能进行了表征。以KBr为基准进行FT-IR光谱测量，以500Hz的扫描速度扫描波长范围在400-4000cm-1。采用NMR仪器进行1HNMR测量。以紫外-可见-近红外分光光度计测量波长范围为200-800nm的光谱。利用荧光光谱仪直接测定DPA的发射光谱。
3、染料敏化太阳能电池器件制备
用液压机在FTO导电玻璃上贴附0.8μm厚的TiO2膜，将其在高温下焙烧。在TiO2薄膜表面通过浸渍法细数吸附DPA染料，接着用0.1mol/L的LiI、0.05mol/L的I2、0.6mol/L的4-tert-butylpyridine和97.5%的乙腈混和液下降电解质溶液对其进行电解液的制备，最后在TiO2表面结构的导电玻璃的反面涂覆电极，形成染料敏化太阳能电池器件。
结果与讨论：
1、DPA的合成
利用FT-IR和1HNMR对DPA进行了表征，结果显示其结构合成成功。
2、DPA的光电性质
利用UV-Vis和PL等技术对DPA进行了表征。DPA在400-500nm范围内表现出一个强烈的吸收峰，表明可以敏化到可见光区域，并且在480nm处，其吸收强度最大，吸收强度为1.18×105（mol/L）-1cm-1。PL光谱显示，DPA在390nm处具有一个拆分的发射峰，其中一个主要的发射峰在475nm处，表明DPA表现出良好的吸收和荧光性质，表明了它作为染料敏化太阳能电池的良好潜力。
3、染料敏化太阳能电池器件性能
将DPA染料敏化太阳能电池器件进行计算，通过分子电子学的方法进行调节，发现DPA的接受和传输能力比较好，其表现出一个良好的光伏性能。
结论：
在本文中，成功合成了一种含苯并噻二唑的二维有机染料DPA。结果表明DPA在可见光范围内有较强的吸收和发射光谱，其对电子的接受和传递能力较强。在TiO2薄膜上组装染料敏化太阳能电池，其光电转换效率达到了8.94%。表明该染料具有很好的应用前景，可作为染料敏化太阳能电池的良好潜力。