研究目的
研究噻吩基与N-稠合苝染料融合对染料敏化太阳能电池光伏参数的影响。
研究成果
将噻吩基与N-环化苝融合可有效调控染料敏化剂的电子结构与激发特性，从而提升染料敏化太阳能电池的性能。该研究提出了描述DSSCs开路电压(VOC)与短路电流密度(JSC)的新参数，建立了光伏参数与电子结构相关特性之间的定量关联。
研究不足
该研究侧重于理论计算，可能无法完全涵盖所有实验条件和变量。使用小型TiO2团簇作为模型可能无法准确代表TiO2纳米颗粒的体相特性。
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将噻吩基与N-环化苝染料融合及其在染料敏化太阳能电池中的光伏参数
DOI：10.1021/acs.jpca.0c01746
期刊：The Journal of Physical Chemistry A
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
由于染料在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中的关键作用，设计新型染料敏化剂是提升光电转换效率的有效策略。为此，核心问题在于理解敏化剂分子结构、光电特性与光伏性能三者间的关联。本研究一方面通过计算典型有机染料敏化剂C276、C277、C278及其在TiO?团簇上吸附体系的几何构型、电子结构与激发态（重点考察N-并环苝类高性能染料），发现噻吩环并入N-并环苝可提升最高占据分子轨道（HOMO）能级、减小轨道能隙、增加态密度、扩展HOMO至苯并噻二唑单元、增强电荷转移激发、延长荧光寿命、提高光捕获效率并引发吸收光谱红移。吸附体系的跃迁构型与分子轨道分析表明，此类染料基DSSCs的电子注入属于快速模式。另一方面通过系统分析这些染料敏化剂及吸附体系的电子结构与激发特性，提出开路电压和短路电流密度的新型描述符，建立了光伏参数与电子结构相关特性的定量关联桥梁。本研究成果对设计新型太阳能电池染料敏化剂具有重要指导意义。
作者：
Peng Xu，Cai-Rong Zhang，You-Zhi Wu，Li-Hua Yuan，Yu-Hong Chen，Zi-Jiang Liu，Hongshan Chen
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