卟啉、酞菁和联吡啶钌类染料敏化太阳电池高效敏化剂的结构-性质关系与定向设计合成研究

染料敏化太阳电池是目前最有希望实现大规模民用的太阳电池形式之一，进一步提高敏化剂的性能进而提高电池的光电转换效率是其实用化的关键。本课题拟以卟啉、酞菁和联吡啶钌类敏化剂为主要研究对象，搜集整理相应电池的开路电压、短路电流密度、瞬态单色光光电转换效率、总能量转换效率和填充因子等性能参数，寻找电池性能参数与敏化剂功能性质间的联系；利用量子化学计算研究敏化剂的分子和电子结构与其功能性质强弱之间的关系，寻找其内在决定因素；在最强的几种敏化剂分子结构基础上进一步强化这些因素设计性质更好的功能分子；通过量子化学计算预测所设计分子可能的性能参数，从中筛选较好的分子进行合成、表征，将其制做成电池器件测定其各项性能参数，与理论预测结果进行对照，逐步修改完善，形成具有较高成功率的比较成熟的理论与方法，用于具有更优良性质的新型敏化剂的定向设计合成。

染料敏化太阳电池是目前最有希望实现大规模民用的太阳电池形式之一，进一步提高敏化剂的性能进而提高电池的光电转换效率是其实用化的关键。本课题以卟啉、酞菁和联吡啶钌类敏化剂为主要研究对象，搜集整理了相应电池的开路电压、短路电流密度、瞬态单色光光电转换效率、总能量转换效率和填充因子等性能参数，找出了电池性能参数与敏化剂功能性质间的联系；利用量子化学计算研究敏化剂的分子和电子结构与其功能性质强弱之间的关系，找到了其内在决定因素；在最强的几种敏化剂分子结构基础上进一步强化这些因素设计了多个系列可能具有更好性质的功能分子，从中筛选出了几种分子进行合成、表征，将其制做成电池器件测定其各项性能参数，与现有参比分子相比获得了显著的性能改善。这些研究结果表明我们已经获得了具有较高成功率的比较成熟的高性能敏化剂分子设计的理论与方法，对于具有更优良性质的新型敏化剂的定向设计合成具有重要的参考价值，达到了预期研究目标。