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单相并网光伏逆变器数字锁相环的设计与实现
摘要： 卟啉敏化剂的结构理性设计对染料敏化太阳能电池（DSSCs）至关重要，因为单个原子的改变就可能显著影响光伏性能。我们通过单原子替换——将公认的强吸电子基团苯并噻二唑（BTD）单元替换为更强的吸电子基团吡啶噻二唑，将其引入广泛应用的D-卟啉-三键-受体敏化剂骨架中作为辅助受体。通过对比苯并噻二唑取代的SGT-020卟啉，研究了吡啶噻二唑基团对D-π-A型卟啉敏化剂光学、电化学及光伏性质的影响。吡啶噻二唑取代的SGT-024卟啉染料发生红移，其吸收范围理论上可实现比SGT-020更高的光捕获效率（LHE）。然而在标准全球AM 1.5G太阳光条件下，采用SGT-020和SGT-024制备的所有器件经测试显示：基于SGT-020的DSSC效率达10.3%，而基于SGT-024的DSSC仅4.2%。主要原因是SGT-024基DSSC的电荷收集效率较低，这归因于其在TiO2光阳极上倾斜的染料吸附模式，可能导致更快的电荷复合，最终造成较低的短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和光电转换效率（PCE）。
关键词： D-π-A结构卟啉，电荷收集效率，受体单元，电荷复合，染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-23 15:23:52
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含新型芴衍生物的D-π-A化合物二阶非线性光学性质预测：实现巨大超极化率的有效途径
摘要： 本文首次尝试将基于芴的染料敏化太阳能电池（DSSCs）染料JK-201作为潜在非线性光学（NLO）材料，并用于理论设计新型NLO发色团JK-D1–JK-D12。通过DFT/TDDFT计算研究了π连接基和受体引导的电子、光物理及NLO性质调控效应。结果表明：JK-201的理论计算kmax值（484.74 nm）与实验值（481 nm）高度吻合，JK-D12呈现最大红移吸收光谱（599.38 nm）。相较于JK-201，JK-D1–JK-D12具有更窄的能隙和更宽的吸收光谱。NBO分析证实了π桥介导的供体-受体间强电子/电荷转移形成了电荷分离态。所有化合物均表现出巨型NLO响应，其中JK-D12显示出惊人的大值hai（1376.74 a.u.）和btot（405,731.84 a.u.）。尽管文献中已有大量关于D-π-A化合物DSSCs性能的研究，但其NLO特性及作为NLO材料的应用研究仍属空白。本研究为探索DSSCs材料在NLO领域的应用开辟了新途径，该理论框架同时揭示芴取代发色团是现代高科技应用的优异NLO候选材料。
关键词： D-π-A型有机发色团、受体单元、分子建模、密度泛函理论、非线性光学响应特性、π-共轭连接基团
更新于2025-09-23 15:22:29
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辅助受体中单原子改变对卟啉基染料敏化太阳能电池光伏性能的显著影响
摘要： 卟啉敏化剂的理性设计对染料敏化太阳能电池（DSSCs）始终至关重要，因为单个原子的改变就可能显著影响光伏性能。我们通过单原子替换——将已知强吸电子基团苯并噻二唑（BTD）单元作为辅助受体，引入吡啶噻二唑基团（一种更强的吸电子基团）到经典的D-卟啉-三键-受体敏化剂骨架中。通过对比苯并噻二唑取代的SGT-020卟啉，研究了吡啶噻二唑基团对D-π-A型卟啉敏化剂光学、电化学及光伏性能的影响。吡啶噻二唑取代的SGT-024卟啉染料发生红移，其吸收范围理论上可实现比SGT-020卟啉更高的光捕获效率（LHE）。然而，在标准全球AM 1.5G太阳光条件下，采用SGT-020和SGT-024制备的所有器件经评估显示：基于SGT-020的DSSC效率达10.3%，而基于SGT-024的DSSC效率仅为4.2%。主要原因是SGT-024基DSSC的电荷收集效率较低，这归因于染料在TiO2光阳极上倾斜的吸附模式，可能导致更快的电荷复合，最终致使短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）及光电转换效率（PCE）降低。
关键词： 电荷收集效率、染料敏化太阳能电池、D-π-A结构卟啉、受体单元、电荷复合
更新于2025-09-11 14:15:04
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稳定的、可定制载流子分离的共轭微孔聚合物作为高效光催化产氢平台
摘要： 具有高电荷分离效率和宽光谱吸收的高光功能聚合物的分子设计是光催化领域长期追求的目标。本研究设计并开发了一系列含氮共轭微孔聚合物（N-CMPs），通过定制供体-受体单元来增强可见光驱动光催化产氢的电荷分离与光捕获能力。通过改变三维核心结构上电子供体（咔唑、二苯胺）和受体（氰基）单元的取代位置（邻位、间位或对位）及数量，我们获得了一系列具有可调供体-受体（D-A）电荷分离效率（带隙范围1.64-2.29 eV）的N-CMPs，从而实现了分子水平上光催化活性的精准调控。优化后的N-CMP（4-CzPN）展现出优异的可见光产氢性能（2103.2 μmol/h·g），在420 nm波长下的表观量子产率（AQY）达到6.4%。此外，该催化剂在持续光照25小时后仍保持卓越的稳定性和循环使用性能。这种D-A结构N-CMPs的卓越光催化性能源于其核心结构极性与共轭程度的提升，从而促进了电荷分离与光吸收。
关键词： 光吸收、给体-受体单元、光催化产氢、共轭微孔聚合物、电荷分离
更新于2025-09-04 15:30:14