染料敏化太阳能电池第一性原理的研究

由于日益增长的对石油，煤炭等不可再生的化石燃料的需求，人们必须在这些燃料被耗尽前找到新的替代能源。太阳能是一种取之不尽的清洁能源，如何制造廉价，高转换效率的太阳能电池是一个关键性问题。传统的固体半导体太阳能电池太阳能转换效率较高，但其制造成本高，制造过程中的能源消耗和环境污染较高。染料敏化电池作为一种更加经济的替代方案在1991年被制造成功。染料敏化电池将光电子的产生和传递分开。本研究课题从材料理论的角度研究染料敏化电池的机理并由此为电池的制造提供理论依据。运用密度泛函理论（DFT），含时密度泛函理论（TD－DFT）研究染料敏化剂的结构，分子轨道，以及激发态进行研究。计算不同尺寸的不同半导体纳米颗粒的电子结构，计算不同有机官能团吸附在半导体颗粒不同表面上对其电子结构的影响。并研究电子在染料和半导体界面传递的匹配问题。从而找到合理的半导体颗粒尺度，最佳的染料敏化剂，以及结合方式。