第九章：太阳电池用多羧酸光敏染料研究(Ⅰ).pdf

第 24 卷 　第 4 期 太　阳　能　学　报 Vol 24 ,No 4 2003 年 8 月 　　　　　　　　　　　　　 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 　　　　　　　　　　　　　 Aug. ,2003 文章编号 (2003) 太阳电池用多羧酸光敏染料研究( Ⅰ) ———多羧酸染料的合成 孙世国 ,彭孝军 ,孙立成 ,徐勇前 (大连理工大学精细化工国家重点实验室 ,大连 116012) ( ) 摘 　要 :该文合成了几类含有两个及两个以上羧基的多羧酸光敏染料 联吡啶铼、联吡啶钌、锌卟啉等 ,其中的羧基可作 为光敏染料与纳米二氧化钛薄膜发生共价键结合的活性基团。详细论述了染料的合成及提纯方法 ,并利用 gCOSY ,gH SQC ,gHMBC 等二维相关 NMR 谱和 ESIMS 谱对染料的结构进行了准确表征。 关键词 :太阳电池 ; 多羧酸光敏染料 ;纳米二氧化钛 中图分类号: T K511 + . 4 　　　　文献标识码 :A 0 　引　言 随着煤、石油、天然气等矿物能源的日益枯竭 , 人们迫切需要寻找其他的可替代能源。太阳能具有 取之不尽、用之不竭 ,安全可靠 ,绿色无污染 ,不受地 理环境制约等优点 ,愈来愈受到广泛地重视。1991 年 , Grtzel 等人[1 ] 发明了一种利用吸附光敏染料的 纳米二氧化钛薄膜为光电阳极的太阳电池 ,其光电 转换效率在 AM1. 5 模拟日光照射下可达 7. 1 ～ 7. 9 % , 引起了人们的高度重视 ,预计未来的几年内 这种光电池可进入实用阶段。其原理如图 1 、图 2 图2 　太阳电池工作原理 所示[2 ] 。 Fig. 2 　The working principle of solar cells 　　在该类太阳电池中 ,吸附在纳米二氧化钛薄膜 表面的光敏染料吸收太阳能后 ,染料中心的金属离 子受到激发 ,跃迁至激发态 ,而激发态电子不稳定 , 注入到紧邻的较低能级的 TiO2 导带上 ,发生电子的 迁移 ,是产生光电流的关键。要获得良好的光电转 化效率及较长的使用寿命 ,就要求所使用的光敏染 料不但要对太阳光具有良好的广泛吸收 ,还要具有 ( 合适的氧化 - 还原电位 染料的激发态与半导体的 ) 导带电位相匹配 、激发态寿命长、光致发光性好以 及具有良好的稳定性 ,能经