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用于染料敏化太阳能电池的新型非对称咔唑基染料的设计、合成与光物理分析

DOI：10.1016/j.jphotochem.2020.112521 期刊：Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 报道了具有A-π-D-π-A-π-A结构的二锚定咔唑基染料（Car-Cy、Car-Amin和Car-Mal）作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）材料的分子设计、合成与表征。合成的染料结构中富电子咔唑部分与受体/锚定基团（氰基乙酸、4-氨基苯甲酸和丙二酸）及π间隔基（乙烯基和氰基乙烯基噻吩）相连。采用密度泛函理论（DFT）优化了敏化剂的电子特性和分子几何结构，并研究了染料结构对其光伏性能的影响。本研究中合成的染料里，Car-Amin染料作为敏化剂在构建的器件中表现出更优的光伏性能，其功率转换效率（PCE）为2.27%，短路电流密度（JSC）为5.95 mAcm?2，开路电压（VOC）为0.54 V，填充因子（FF）为71%。该染料性能的提升可能与4-氨基苯甲酸作为染料结构中受体基团的强吸电子特性有关。因此，考察了不同受体基团对构建的DSSC器件的影响，结果表明DSSC性能的提升归因于咔唑基染料中存在4-氨基苯甲酸作为受体。
作者： Faegheh Ghasempour Nesheli，Mahmood Tajbakhsh，Behzad Hosseinzadeh，Rahman Hosseinzadeh
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研究概述 实验方案

研究目的

设计、合成并表征用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的新型非对称咔唑基染料，并研究不同受体基团对其光伏性能的影响。

研究成果

该研究成功设计、合成并表征了三种新型咔唑基染料用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）。其中，Car-Amin染料展现出最佳的光伏性能，这归因于作为受体基团的4-氨基苯甲酸具有强大的吸电子特性。该研究强调了有机敏化剂结构修饰对提升DSSC效率的重要性。

研究不足

该研究聚焦于三种特定咔唑基染料的合成与表征及其在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中的应用。该研究未探讨这些染料在太阳能电池中的长期稳定性或其在不同环境条件下的性能表现。

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