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oe1(光电查) - 科学论文

16 条数据
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  • 基于香豆素修饰的有机高效敏化剂在光电子应用中的量子化学研究

    摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）性能提升的关键之一在于高效低成本染料的研发与设计。本文研究了一系列新型无金属香豆素基（NKX-2311）染料分子（D1-D4）在DSSC中的应用。这些染料分子包含三部分结构：通过π共轭连接体作为间隔的电子给体（D）、电子受体（A）/锚定基团。采用密度泛函理论（DFT）和含时DFT（TD-DFT）方法计算了D1-D4染料的分子结构、电子吸收光谱及光伏（PV）参数，揭示了化学修饰对香豆素类有机染料光谱及光伏性能的影响。通过评估三种泛函（B3LYP、CAM-B3LYP和ωB97XD）来匹配NKX-2311的实验吸收波长，其中B3LYP方法与NKX-2311吸收波长吻合度最佳。因此采用B3LYP/6-31G(d)基组计算了D1-D4染料激发态的吸收光谱，结果表明D1和D3染料具有较小能隙且吸收光谱呈现系统性红移。理论分析显示D1-D4染料的最低未占分子轨道（LUMO）和最高占据分子轨道（HOMO）对电子注入和染料再生过程具有积极影响。通过极化率和一阶超极化率参数推导出D1-D4染料的非线性光学（NLO）特性，其中D1和D3染料的计算值显示出最优NLO性能潜力。本研究结论将为未来染料设计提供重要参考，有助于开发具有更高光电转换效率（PCE）的DSSCs。

    关键词： TD-DFT、香豆素基染料、DSSCs、非线性光学性质、DFT、光伏性质

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 锌卟啉的介观取代基对染料敏化太阳能电池效率的影响及其在短时白光照射下性能的提升

    摘要： 本文报道了四种锌金属卟啉染料——meso-四(4-吡啶基)卟啉合锌(II)（a）、meso-三苯基-(4-羧基苯基)卟啉合锌(II)（b）、meso-四(4-羧基苯基)卟啉合锌(II)（c）和meso-三吡啶基-(4-羧基苯基)卟啉合锌(II)（d）的敏化活性，通过电流-电位曲线、开路电位、填充因子及总太阳能转换效率等指标进行评估（测试条件为100 mW/cm2光照强度），并与基准染料N719（二-四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧基)钌(II)）进行性能对比。研究聚焦于含锚定基团（包括吡啶基和羧苯酸基）染料在二氧化钛基染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的结构特性，论证同一分子结构中两类锚定基团的组合如何在未来显著优化DSSCs性能，并讨论所有染料光伏性能的显著提升：在短时白光照射下，DSSC总效率最大增幅达25%-69%。

    关键词： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）、大环化合物、羧酸锚定基团、染料、光电转换效率、二氧化钛（TiO2）、金属卟啉

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于高效染料敏化太阳能电池（DSSCs）的功能化金属氧化物纳米颗粒：综述

    摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）因其低成本、可在多种基底上制备、结构可调控、优异的透光性、光伏输出性能，以及在可穿戴设备、可持续能源建筑、太阳能窗户等领域的潜在应用，成为下一代光伏能量转换技术。DSSC工作器件由导电氧化物基底、宽带隙半导体光阳极、染料分子（敏化剂）、对电极和氧化还原电解质等组件构成。通过对半导体金属氧化物进行量子点、有机共轭聚合物等适当功能化修饰，可制备高效DSSC器件。本综述讨论了不同光伏技术、DSSC工作原理、采用各类新型无机纳米结构材料的器件制备工艺，以及影响DSC器件性能的关键参数——光电转换效率（PCE）、短路电流（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）。

    关键词： 光伏技术、量子点、敏化剂、染料敏化太阳能电池器件参数、染料敏化太阳能电池（DSSCs）、半导体金属氧化物

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于D-π-A结构的苝类有机高效敏化剂在染料敏化太阳能电池中的计算分析

    摘要： 我们基于文献染料(3a)设计并筛选了一系列具有不同可调供体(D1-D3)的无金属有机染料。这些D1-D3有机染料已应用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)。其中三苯胺、噻吩和2-氰基丙烯酸基团分别作为电子供体(D)、间隔基(π)和电子受体(A)，形成D-π-A体系。采用密度泛函理论(DFT)和含时DFT研究了染料的电子电荷分布、分子内电荷转移、吸收光谱及光伏(PV)参数。染料分子的光伏性能取决于可调供体(D1-D3)的分类。结果表明，D3染料的取代基使其吸收光谱发生红移并提升了电池性能。特别是与D1染料相比，D2和D3染料具有更小的能隙和更高的可见光区全覆盖吸收光谱。这些结果证明分子裁剪是优化D-π-A敏化剂设计、提升高效DSSCs应用性能的有效方案。

    关键词： ICT（内部电荷转移）、TD-DFT（含时密度泛函理论）、PV参数（光伏参数）、DSSCs（染料敏化太阳能电池）、D–π–A（给体-π共轭桥-受体）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 探究Ni<sub>x</sub>Sn<sub>2x</sub>S<sub>4x</sub>硫代尖晶石与多壁碳纳米管（MWCNTs）的协同效应及其在染料敏化太阳能电池、析氢反应和超级电容器中的性能提升

    摘要： 通过简便方法合成了具有类硫代尖晶石结构的三功能硫化镍锡(NixSn2xS4x)与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料(M–NixSn2xS4x)。采用密度泛函理论(DFT)研究了该复合材料的晶胞排列，理论分析合理推断出硫代尖晶石与MWCNTs之间存在协同效应。M–NixSn2xS4x复合材料展现出高金属导电性和优异电催化活性：作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极时，在氟掺杂氧化铟锡(FTO)基底上达到4.67%效率（对比Pt的5.23%）；作为析氢反应(HER)催化剂时性能媲美Pt，在石墨片电极上表现出良好循环稳定性，10 mA cm-2阴极电流密度下过电位仅-41 mV且塔菲尔斜率为43 mV/dec；作为电容材料时性能突出，替代昂贵泡沫镍集流体时在1 A g-1电流密度下比电容达1,200 F g-1，经15,000次循环后仍保持92.6%的初始容量。

    关键词： HER（析氢反应），硫代尖晶石，混合超级电容器，循环稳定性，低过电位，染料敏化太阳能电池（DSSCs）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于减少染料敏化太阳能电池干燥的甘油基电解质

    摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）在柔性甚至可拉伸基底（如建筑纺织品）上的应用备受关注。此类应用的主要挑战在于电解质通常呈液态，不仅会通过多孔纺织结构渗漏，还会从常规玻璃基DSSCs的边缘溢出。解决方案包括完全密封玻璃基电池、制备固态电解质或将液态电解质嵌入纺织基质中。本研究报道了一种防止电解质蒸发的新途径：以甘油作为碘-三碘化物电解质的基底时，玻璃基DSSCs在三个多月内保持效率稳定甚至提升；而采用市售水性碘-三碘化物电解质的对照电池，四周后效率即开始下降，两个月后完全干涸。结果表明，使用甘油基液态电解质（可能结合纺织基质）可制造无需完美密封的耐用DSSCs。

    关键词： 甘油、碘三碘化物、天然染料、电解质、纺织织物、染料敏化太阳能电池（DSSCs）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于染料敏化太阳能电池的高效对电极的SiNW/C@Pt阵列

    摘要： 现代能源需求与环境可持续性的紧迫问题促使许多研究团队聚焦于新型纳米材料制成的能量生成装置。我们制备了铂纳米颗粒修饰的硅纳米线/碳核壳纳米材料（SiNW/C@Pt），其制备流程相对简单：通过湿法化学刻蚀形成硅纳米线（SiNWs），采用化学气相沉积构建碳壳层，再经滴涂法和热处理嵌入铂纳米颗粒（Pt NPs）。将该纳米材料作为对电极（CE）应用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）测试中?；诶馄缀蚗射线光电子能谱（XPS）的材料表征数据显示，SiNW/C@Pt展现出优良电催化剂的潜力——拉曼光谱表明铂纳米颗粒修饰增强了硅纳米线/碳的表面反应活性，同时证实碳壳层包含石墨相（sp2杂化）与缺陷相（sp3杂化）两种碳形态。使用该材料制备的对称虚拟电池与DSSC器件分别实现了0.025 Ω·cm2的最小电荷转移电阻和9.46%的最高转换效率。

    关键词： 核壳结构、缺陷碳、电催化活性、染料敏化太阳能电池（DSSCs）、对电极（CEs）、硅纳米线（SiNWs）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 一种提高染料敏化TiO?太阳能电池整体光电转换效率的新方法

    摘要： 过去几年，由于染料敏化太阳能电池（DSSCs）成本低且具有较高的潜在光电转换效率，越来越多的科学家和研究人员开始重视对其的研究。影响染料敏化太阳能电池光电转换效率主要有两个因素：一是太阳能电池的光子吸收率低，二是光生电子通过厚纳米晶薄膜的传输率低。因此，为了进一步研究和提高效率，采用COMSOL Multiphysics建立了精确模型来揭示DSSC的光响应和电流传输过程。具体而言，研究了光学模型以确定每个电池吸收多少太阳能，以及电学模型以确定整体效率。此外，还构建了三种改进的DSSC微/纳结构以提高效率。研究表明，更合适的结构可以收集更多太阳能并提高电子扩散效率，从而提高DSSC的整体光电转换效率。

    关键词： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）、COMSOL Multiphysics、光电耦合模拟、微/纳结构

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 功能材料界面工程在染料敏化太阳能电池中的应用 || 染料敏化太阳能电池：历史、组件、结构及工作原理

    摘要： 不断增长的人口需要消耗各种形式的能源，因此能源领域的研究者们专注于从多种来源获取能源。煤炭、石油和天然气等不可再生的化石燃料正在枯竭，这些碳基燃料在我们有生之年无法再生。它们排放的温室气体（如二氧化碳）会导致全球变暖，对世界和人类构成严重威胁。目前全球约四分之三的电力来自不可再利用的不可再生能源[1]。日本、中国、法国、乌克兰和印度等诸多国家依赖核电站发电，但这些电厂也带来了导致环境污染的诸多危害问题[2]。因此科学家们主要聚焦于基于可再生能源的能量转换装置。太阳能、风能、水力发电、生物质能和地热能都是地球上可用的可再生能源。其中太阳能是重要的可再生能源，它全年全天候存在，本质上是取之不尽的。太阳能通过阳光辐射产生热能和光能，引发光化学反应并生成电能。作为人类最基本的需求之一，这种卓越的能源可通过太阳能电池技术转化为电能。太阳能的能量极其巨大，其提供的能量约为全球每日能源需求量的1万倍[1]。地球每天接收如此庞大的能量，我们有幸能通过合适的太阳能电池技术加以利用。遗憾的是，尽管太阳能本身免费，但其转换和储存所需的高昂技术限制了该技术的普及应用。

    关键词： 染料敏化太阳能电池、光阳极、二氧化钛、太阳能、染料、光伏效应、DSSCs、对电极、可再生能源、电解质

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 染料敏化太阳能电池功能材料中的界面工程 || 作为光阳极的光散射材料

    摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）因其制备简便、成本低廉，以及可制成柔性器件和建筑一体化光伏系统等附加特性，已成为传统硅基太阳能电池的有力替代方案[1]。该电池通常由半导体光阳极、对电极（催化剂）和电解质构成[2,3]。在DSSCs中，染料敏化光阳极捕获的光量直接影响整体性能，因为电子直接来源于受光照激发的染料分子。提升器件性能的关键途径之一是通过增强光吸收，例如采用串联结构或引入光散射效应。其中，光散射效应因方法简便而备受关注[4-7]。Usami于1997年提出了光散射效应的基础理论[8]：通过构建由小粒径颗粒膜底层和大粒径颗粒膜顶层组成的新型光电极结构，顶层散射的光线可增强光吸收。早期研究多基于蒙特卡洛模型、米氏理论和多通量模型，采用多种模拟方法分析DSSCs中的光散射效应。此后，光散射效应作为提升DSSCs性能的重要技术得到广泛应用[9]。下文将具体阐述光散射原理及光散射材料的应用。

    关键词： 染料敏化太阳能电池、瑞利散射、二氧化钛、米氏理论、纳米粒子、光散射、DSSCs、光阳极

    更新于2025-09-12 10:27:22