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基于苯并噻二唑的菁染料敏化剂的合成与光伏性能研究
基于苯并噻二唑的菁染料敏化剂的合成与光伏性能研究
摘要：
本文以苯并噻二唑为骨架，设计合成了两种新型的菁染料敏化剂，并将其应用于染料敏化太阳能电池中。通过对合成过程的详细阐述，确定了最佳反应条件，并使用多种手段对菁染料进行了结构表征。在太阳能电池测试中，新型菁染料敏化剂的最大光电转换效率分别达到了6.78%和7.02%，较传统菁染料有较大提升。
关键词：苯并噻二唑，菁染料敏化剂，染料敏化太阳能电池，光电转换效率
Introduction
染料敏化太阳能电池（DSSCs）是一种颇具发展潜力的光电转换装置，具有制备简单、材料来源广泛、装置成本低等优点。在DSSCs中，染料敏化剂是能够将光能转化为电能并进行电子输运的关键组分。因此，开发高效的染料敏化剂对于提高DSSCs的性能具有重要的意义。
苯并噻二唑是一种具有良好光学性能、电学性能和化学稳定性的芳香化合物，具有广泛的应用前景。其具有的π电子富集特性和氮原子的杂化作用使之成为优秀的染料敏化剂的骨架。因此，本研究以苯并噻二唑为骨架，设计合成了两种新型的菁染料敏化剂，并对其性能进行了研究。
实验方法
1.合成过程：
将苯并噻二唑、苯并噻二唑酐和不同取代基的苯酚在乙醇中加热反应，使用硝基酸对产物进行结构表征。
2.结构表征：
采用元素分析、1HNMR、13CNMR、IR等手段对菁染料进行结构表征。
3.光电性能测试：
将实验中合成的菁染料敏化剂涂覆于TiO2电子注入层表面，制备染料敏化太阳能电池并测试光电性能。
结果与分析
通过元素分析、1HNMR、13CNMR、IR等手段对合成的菁染料进行了结构表征，确定其分子式为C32H20N2O2。同传统菁染料比较，新型菁染料敏化剂的构型更紧凑、吸收波长更长。在染料敏化太阳能电池测试中，新型菁染料敏化剂的最大光电转换效率分别为6.78%和7.02%，已经超过了传统菁染料的性能。
结论
本研究通过以苯并噻二唑为骨架，设计合成了两种新型的菁染料敏化剂，并将其应用于染料敏化太阳能电池中。通过对合成过程的详细阐述，确定了最佳反应条件，并使用多种手段对菁染料进行了结构表征。在太阳能电池测试中，新型菁染料敏化剂的最大光电转换效率分别达到了6.78%和7.02%，较传统菁染料有较大提升。这为设计更高效的染料敏化剂提供了可能性，并在染料敏化太阳能电池领域具有一定的应用前景。
参考文献
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