二氢吲哚类染料用于染料敏化太阳能电池光敏剂的比较

作     者：詹卫伸 潘石 李源作 陈茂笃 

作者机构：大连理工大学物理与光电工程学院近场光学与纳米技术研究所辽宁大连116023 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2009年第25卷第10期

页      面：2087-2092页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主　　题：密度泛函理论 染料敏化太阳能电池 二氢吲哚染料 稳定性 

摘      要：采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对四种二氢吲哚染料进行研究,从中筛选出相对优秀的染料敏化太阳能电池光敏剂.对前线分子轨道的计算表明,二氢吲哚染料的前线分子轨道结构非常有利于染料激发态向TiO2电极的电子注入.对真空中的紫外和可见光吸收光谱的计算表明,二氢吲哚染料的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配较好.对染料分子的能级计算表明,二氢吲哚染料的能级结构比较适合于I-/I-3作电解液的TiO2纳米晶太阳能电池的光敏剂.二氢吲哚染料最低未占据分子轨道(LUMO)能级均比TiO2晶体导带边能级高,能够保证激发态染料分子高效地向TiO2电极转移电子.二氢吲哚染料最高占据分子轨道(HOMO)的能级比I-/I3-能级低,保证了失去电子的染料分子能够顺利地从电解液中得到电子.与实验数据比较,得出在提高染料敏化太阳能电池转换效率方面,对染料的关键要求是LUMO能级的位置.染料分子的稳定性是染料敏化太阳能电池使用寿命的关键因素.通过对化学键键长的比较表明,二氢吲哚染料的分子稳定性基本相同.对计算结果的分析表明,二氢吲哚染料1(ID1)的LUMO能级最高,分子稳定性最好,在酒精溶液中的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配很好,在同类染料中是较好的染料敏化太阳能电池光敏剂.