基于色酮结构的敏化染料分子设计及应用研究文献综述
2020-04-25 08:04
文 献 综 述
1、色酮和硫色酮及其应用
色酮标准命名为苯并-γ-吡喃酮,色酮2位(黄酮)和3位被苯基(异黄酮)取代【1】。硫色酮类化合物的结构是苯并-γ-硫吡喃酮,该结构与苯并-γ-吡喃酮结构相似,所以硫色酮与色酮有很多相近的化学性质,但是硫色酮不易溶于水。目前文献报道的有关硫色酮的研究主要集中在硫色酮在医药领域的应用以及如何合成硫色酮以及如何通过改进结构改进硫色酮的性质【2】。由于部分色酮及硫色酮是有色物质,可以用作染料敏化剂,但是在这在DSSC电池中的报道相对比较少,研究色酮及硫色酮的金属配合物能够促进和指导对两者衍生物的研究,拓宽两者的应用领域,有可能促进DSSC电池染料的研究。
2、染料敏化太阳能电池
太阳能电池是一种光电化学电池,可以直接利用太阳能转化为电能对外供电。太阳能是一种可再生资源,其取之不尽,用之不竭,而且更加的洁净,对环境无污染,并且成本更加低廉。因此,能够将太阳能转化为电能的DSSC电池具有清洁、高效、成本低廉的优点,具有广泛的应用前景。Michael Grauml;tzel教授【3】于20世纪90年代成功发明了发明染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells, DSSC),光电转化效率达到7.1%。由于其制作成本低廉、转化效率高、对环境友好等优点,已得到人们的广泛关注。
2.1基本原理
在太阳光的作用下,染料敏化剂吸附于纳米多孔氧化物薄膜,电子从基态跃迁到激发态;由于激发态染料分子不稳定,在染料分子与纳米多孔氧化物表面相互作用的驱动下,电子迅速跃迁到半导体导带中;电子继而通过扩散或者漂移运动到达导电基底,后流入外电路传输至对电极;此时染料处于氧化态,可被处于还原态的电解质还原为基态,氧化态的电解质在对电极被还原,电子的传输过程得以完成【4】。.
2.2基本结构
敏化染料太阳能电池的结构类似三明治夹心结构【5】, DSSC电池主要由五部分组成,分别是导电基底、纳米多孔氧化物薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极。其中导电基底、纳米多孔氧化物薄膜、染料敏化剂构成电池的光阳极,又称工作电极。
2.2.1光阳极
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