摘要：D-D-π-A型有机染料敏化剂因在光学和电化学等性质方面有着卓越的表现，而受到染料敏化太阳能电池(DSSCs)研究者极大关注。本论文以新近实验报道的DTP和苯胺作为双电子给体的D-D-π-A型有机染料敏化太阳能电池为依据，新设计了几种不同电子给体的敏化剂，运用量子力学密度泛函理论方法(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)，研究了分子结构和电子吸收光谱性质的关系，探讨在三苯胺基位置引入不同电子给体对电子吸收光谱，电流密度及光电转化效率的影响。计算结果表明，与引入二噻吩并吡咯电子给体相比，引入吲哚环和喹啉环使得染料的最大吸收波长红移，获得更好的光捕获效率。结果将为实验设计合成及探索发现新的高效太阳能电池敏化剂提供重要的理论依据和指导。93775

毕业论文关键词：染料敏化太阳能电池，密度泛函理论，电荷差分密度，电子吸收光谱，电子给体

Abstract: Recently, D-D-π-A organic dye-sensitizers have attracted significant attention in the field of dye-sensitized solar cells(DSSCs) owing to the superior performance in some aspects such as optical properties and electrochemical properties, becoming more and more widely applied in the dye-sensitized solar cells。 In this paper ,we used the D-D-π-A organic dye-sensitized solar cells with DTP and bis(amine) donor reported recently as the basis, and also designed 4 different electron donor sensitizers, using the quantum mechanical density functional theory method(DFT) and time dependent density functional theory method to study the sctructure, electronic absorption spectra, discussing the effects on the electronic absorption spectra, current density and the photoelectric conversion efficiency when introduced different kinds of donors。 The calculation results show that compared with the dithiophenepyrrole, the introduction of the electron donor with indole and quinoline can make the maximum absorption wavelength of dye red-shift, having a wider band, strong absorption and getting great LHE。 These will provide theoretical basis and guidelines for the experimental design and synthesis。

Key words: dye-sensitized solar cells, density functional theory, charge difference density, electronic absorption spectra, indole, quinoline

目  录

1 前言 4 

2 计算方法 4 

3。1 几何结构 5 

3。2 前线分子轨道 6 

3。3 电子吸收光谱 8 

结论 12 

参考文献 13 

致谢 15 

1 前言源C于H优J尔W论R文M网WwW.youeRw.com 原文+QQ752-018766

太阳能电池已经经历了180多年漫长的发展历史。Fritts于1883年发明了硒薄膜太阳能电池，成为太阳能发展史上的里程碑[1]。如今太阳能电池的发展已经经过了三代，第一代为硅基半导体电池，第二代多元化合物薄膜电池，第三代是引入了有机物和纳米技术的新型薄膜太阳能电池。自1991年瑞士洛桑高等工业学院的Grätzel教授将多孔TiO2电极引入染料敏化太阳能电池得到7。1%~7。9%的光电转化效率后，[2]此类型电池得到了长足发展，目前最高效率已经达到了15%。[3]染料敏化太阳能电池由透明导电光学玻璃、透明纳米孔半导体电极（光电阳极）、染料、电解质、对电极（光电阴极）等组成，其中染料敏化剂作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）的核心组成部分，对光捕获效率和能量转换效率有着重要影响。

目前研究的光敏染料种类众多，如多吡啶金属染料[4]、纯有机染料[5]、卟啉染料及酞菁染料[6]等，而纯有机染料又可分为D-π-A(D表示给体，A表示受体)、D-D-π-A和D-A-π-A型。D-D-π-A型有机染料敏化剂因在光学和电化学等性质方面有着卓越的表现[7]，如拓展吸收光谱、增大摩尔消光系数、具有良好的热力学稳定性、较大的短路电流密度和开路电压等，已经越来越受到研究者的关注，在染料敏化太阳能电池中的应用也越来越广泛。通常，D-π-A结构是有机染料的特征结构，而再加上一个电子给体(D)可以更好地调整最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)，有利于电荷转移和电子的有效注入[8]。