联吡啶钌类染料的合成和表征
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ｔ４９０ａｌ
Ｔ∞ｔ
静电葳璃
图ｌ·ｌ ＤＳＳＣ结构不惫图
染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）主要是由透明导体的两个表面构成， 在其中的一个表面上沉积有一层几个微米厚的宽禁带半导体材料，它们由纳米粒
子相互连接构成。目前应用最多的半导体材料是锐钛矿型Ｔｉ０２，染料被化学吸附 在其表面，形成一个染料单分子层。这种染料．半导体组合电极与氧化还原电
Ｈ１对电极：对电极使用在导电玻璃上喷镀铂（Ｐｔ）的方法。最近作为实用化
研究也在探索石墨电极的制备及其性能ｌｌ】。
一
１．２．２工作原理
在染料敏化二氧化钛纳米晶电池中，光电流的产生，电子通常经历以下七个 过程【２，３，４，５·６，４９１，见图１．２： ①染料（Ｄ）受光激发由基态跃迁到激发态（Ｄ木）：
Ｄ＋ｈｖ—＋Ｄ枣
鉴于以上五个优点，染料敏化纳米晶太阳能电池已经得到了世界各国的高度 关注。根据在日本资源能源厅研讨会上所达成的太阳能发电路线图，ＤＳＳＣ在２０１０ 年以后将以实用化为目标，可能成为廉价的新型太阳能电池的后备军之一。
第一章文献综述
１．２染料敏化太阳能电池的结构及工作原理 １．２．１结构
透明电橇 电解质
通过苯氧基负离子和烷氧基负离子对２，２’．联吡啶的４，４’位进行亲核取代反应 分别制备了４，４’．二对甲苯氧基．２，２’一联吡啶（收率３７％），４，４’．二苯氧基．２，２’一联毗 啶（收率３２％），４，４’．二甲氧基．２。２’一联吡啶（收率３１％）和４，４’．二乙氧基．２，２，－联 吡啶（收率３５．６％）。采用“一锅法”制备了顺一二异硫氰酸根一（４，４’．二对甲苯氧 基一２。２’．联吡啶）一（４，４’．二羧基一２，２‘．联吡啶）钌（ＩＩ）（Ｄｙｅ－１，收率３７％）。用紫外， 红外，氢核磁共振等方法对这五种产物进行了结构表征。Ｄｙｅ．１的摩尔消光系数 为ｅ＝１．０６×１０４Ｍ。ｌｃｍ‘Ｉ（５３５ｎｍ），其敏化太阳能电池的开路电压Ｖ。。＝６４０ｍＶ，短 路电流密度ｌ辩＝５．８４ｍＡ ＣｌＴｌ－１，Ｐ一＝（Ｉ·Ｖ）一＝２．０２Ｘ １０一Ｗ，填充因子ＦＦ＝０．５４， 转换效率Ｔ１＝２．０２％。
１１１ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，４，４’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ一２．２’ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ４，４，ｄｉｍｅｔｈｙｌ－２，２’ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｗｉｔｈ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｄｉｃｈｒｏｍａｔｅ ｉｎ ９８％ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ（ｙｉｅｉｄ ９Ｉ％１．Ａｎｄ ｔｈｅｎ Ｉ ｇａｉｎｅｄ ｃｉｓ－ｄｉｃｈｌｏｒｏ－ｂｉｓ（４，４’一ｄｉｃａｒｂｏｘｙ。２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ） ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ）ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ·ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ４．４’．ｄｉｃａｒｂｏｘｙ·２，２’ｂｉｐｙｆｉｄｉｎｅ ｗｉｔｈ ＲｕＣｌ３。３Ｈ２０ ｉｎ ＤＭＦ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｔｅｐ，ｄｉｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏ ｗｅｒｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｆｏｒ ｄｉｃｈｌｏｒｏ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｂｏｖｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｃｉｓ．ｄｉｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏ．ｂｉｓ（４、４’·ｄｉｃａｒｂｏｘｙ－２，２＇－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ） （Ｎ３）（ｙｉｅｌｄ ３８％、．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｎ３ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅ‘ｉｚａ‘ ｔｉｏｎ ｄａｔｕｍ（１ＨＮＭＲ、ＩＲ、ｕｖ）．Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｎ３ ａｃｈｉｅｖｅ ３．９８％ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ＤＳＳＣ．
索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）
学位论文作者签名：兰爱为
…：芝秘
签字日期：沙可年否月多日 签字嗍：７ １“鹛日
２
第一章文献综述
第一章文献综述
１．１前言
为了２１世纪人类的可持续发展，必须要追求高效能清洁能源生产技术的开 发，太阳能电池就是代表之一。然而，以硅系太阳能电池为代表的现有太阳能电 池，制造成本依然相当高，为了使太阳能电池大量普及，从而解决能源问题，世 界各国正大力研发性能高且廉价的新型太阳能电池。例如：多元化合物薄膜太阳 能电池，聚合物多层修饰电极型太阳能电池，染料敏化纳米晶太阳能电池等。其 中最引人瞩目便是由瑞士洛桑理工大学（ＥＰＦＬ）的Ｇｒａｔｚｅｌ教授于２０世纪９０年 代发展起来的染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）。
解质接触（充满Байду номын сангаас纳米空洞），然后再与第二个透明导电电极（对电极）一起形 成完整的电路。并且在对电极上沉积有催化剂，促进其上的氧化还原反应。可以
把染料敏化纳米晶太阳能电池分成四个部分：半导体光电极，敏化染料，电解质
及对电极，见图１．１。
（１）半导体光电极即半导体纳米晶膜： 最常用的是纳米晶Ｔｉ０２，其他的氧化
天津大学 硕士学位论文 联吡啶钌类染料的合成和表征 姓名：王宏为 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：李祥高
20090601
中文摘要
染料敏化太阳能电池（ＤＳＳＣ）作为一种新型太阳能电池，因其制作成本低， 工艺简单，光电转化效率高，性能稳定并且对环境无污染等优点，具有很好应用 前景。它由ＴｉＯ，半导体膜，敏化染料，氧化还原电解质等构成。目前，包含一个 羧基联吡啶配体的钌配合物染料因其较高的光电转化效率而备受关注。
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ＤＳＳＣ，Ｎ３，Ｒｕ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ，ｐ－ｔｏｌｙｌｏｘｙ，ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表
关键词：ＤＳＳＣ Ｎ３ 联吡啶钌类染料对甲苯氧基能量转换效率
ＡＢ ＳＴＲＡＣＴ
Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ（ＤＳＳＣｌ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｓｔａｂｌｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｈｉｇｈ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｃｔｍｎ·Ｉｔ ＩＳ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ ｇａｐ Ｔｉ０２ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ａ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ａｎ ａｎｃｈｏｒｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ，ａｎｄ ａ ｒｅｄｏｘ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ· Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａ ４，４’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ一２．２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｌｉｇａｎｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ｉｎｔｅｎｓｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｎｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ．
ｒｅｃｅｎｔｌｖ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎｅ．ｐｏｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ １ＨＮＭＲ、ＩＲ、ＵＶ．Ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆＤｙｅ－１ ｉｓ １．０６×１ ０ａＭ－ｌｃｍ～．ＤＳＳＣ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｙｅ－１ ｙｉｅｌｄｅｄ ａｎ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ １＂１ －２．０２％（Ｖｏｃ＝６４０ｍＶ，Ｉｓｃ＝５．８４ｍＡ ｃｍ－１，ＦＦ＝＝０．５４）（ＡＭＩ．５）．
或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学位或证
书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：铂 签字日期：加矽 年／月弓·日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解鑫鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权基鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
本文在９８％Ｈ２Ｓ０４中用Ｋ２Ｃｒ２０７氧化４，４－二甲基－２，２’一联吡啶得到４，４一二羧基 ．２，２’．联吡啶（收率９ｌ％），将４，４’一二羧基－２，２’－联吡啶与ＲｕＣｌ３·３Ｈ２０于ＤＭＦ中 反应制得顺一二氯一二（４，４’．二羧基－２，２’．联吡啶）钌（ＩＩ），再用ＳＣＮ‘取代络合物中 的Ｃ卜得到顺～二异硫氰酸根一二（４，４’．二羧基一２，２’．联吡啶）钌（ＩＩ）（Ｎ３）染料（收率 ３８嘞。用紫外，红外，氢核磁共振等方法对产物进行了结构表征。结果显示合 成Ｎ３的纯度较高，制备的敏化太阳能电池的光电转换效率达到３．９８％。
染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）与传统的ｐｎ结型太阳能电池不同，它 是利用与叶绿素进行光感应电子移动机理类似的电子移动方式来发龟，此外还有 如下几个优点［，］：（１）较低的制造成本。根据美国的成本预算，染料敏化纳米晶 太阳能电池的制造成本为０．６５／Ｗ。，与此相比，硅系太阳能电池至少需要３５／Ｗ。。 也就是说，用硅系电池的１／５的价格就可以制造染料敏化纳米晶太阳能电池。（２） 高的转换效率。ＤＳＳＣ有望获得和结晶硅系太阳能电池相同或更高的光电转换效 率。目前报道的ＤＳＳＣ的最高转化效率是使用Ｎ３染料、Ｎ７１９染料及黑色染料的Ｔｉ０２ 染料敏化型太阳能电池，转换效率ｒｌ为１０％左右，而新型高性能染料及光电极的 开发由于能抑制电子耗损过程，有望达到更高的转换效率。（３）受原材料资源的 制约少。构成ＤＳＳＣ的材料为Ｔｉ０２、ＺｎＯ等氧化物半导体及Ｒｕ配合物染料、纯有 机染料等，还有碘化合物等电解质，与硅系太阳能电池相比，资源的制约少。（４） 多种多样的染料敏化纳米晶太阳能电池是可能的。由于染料结构合成的灵活性， 结合目的和用途，可以制造出各种性能和机能的染料敏化纳米晶太阳能电池。（５） 对环境的污染少。染料敏化纳米晶太阳能电池的原材料较硅系电池与环境的适应 性好，造成环境污染的可能性小。ＤＳＳＣ可通过脱除及燃烧除去吸附在电极上的 染料，实现氧化物半导体光电极的再利用。
Ｔ∞ｔ
静电葳璃
图ｌ·ｌ ＤＳＳＣ结构不惫图
染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）主要是由透明导体的两个表面构成， 在其中的一个表面上沉积有一层几个微米厚的宽禁带半导体材料，它们由纳米粒
子相互连接构成。目前应用最多的半导体材料是锐钛矿型Ｔｉ０２，染料被化学吸附 在其表面，形成一个染料单分子层。这种染料．半导体组合电极与氧化还原电
Ｈ１对电极：对电极使用在导电玻璃上喷镀铂（Ｐｔ）的方法。最近作为实用化
研究也在探索石墨电极的制备及其性能ｌｌ】。
一
１．２．２工作原理
在染料敏化二氧化钛纳米晶电池中，光电流的产生，电子通常经历以下七个 过程【２，３，４，５·６，４９１，见图１．２： ①染料（Ｄ）受光激发由基态跃迁到激发态（Ｄ木）：
Ｄ＋ｈｖ—＋Ｄ枣
鉴于以上五个优点，染料敏化纳米晶太阳能电池已经得到了世界各国的高度 关注。根据在日本资源能源厅研讨会上所达成的太阳能发电路线图，ＤＳＳＣ在２０１０ 年以后将以实用化为目标，可能成为廉价的新型太阳能电池的后备军之一。
第一章文献综述
１．２染料敏化太阳能电池的结构及工作原理 １．２．１结构
透明电橇 电解质
通过苯氧基负离子和烷氧基负离子对２，２’．联吡啶的４，４’位进行亲核取代反应 分别制备了４，４’．二对甲苯氧基．２，２’一联吡啶（收率３７％），４，４’．二苯氧基．２，２’一联毗 啶（收率３２％），４，４’．二甲氧基．２。２’一联吡啶（收率３１％）和４，４’．二乙氧基．２，２，－联 吡啶（收率３５．６％）。采用“一锅法”制备了顺一二异硫氰酸根一（４，４’．二对甲苯氧 基一２。２’．联吡啶）一（４，４’．二羧基一２，２‘．联吡啶）钌（ＩＩ）（Ｄｙｅ－１，收率３７％）。用紫外， 红外，氢核磁共振等方法对这五种产物进行了结构表征。Ｄｙｅ．１的摩尔消光系数 为ｅ＝１．０６×１０４Ｍ。ｌｃｍ‘Ｉ（５３５ｎｍ），其敏化太阳能电池的开路电压Ｖ。。＝６４０ｍＶ，短 路电流密度ｌ辩＝５．８４ｍＡ ＣｌＴｌ－１，Ｐ一＝（Ｉ·Ｖ）一＝２．０２Ｘ １０一Ｗ，填充因子ＦＦ＝０．５４， 转换效率Ｔ１＝２．０２％。
１１１ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，４，４’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ一２．２’ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ４，４，ｄｉｍｅｔｈｙｌ－２，２’ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｗｉｔｈ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｄｉｃｈｒｏｍａｔｅ ｉｎ ９８％ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ（ｙｉｅｉｄ ９Ｉ％１．Ａｎｄ ｔｈｅｎ Ｉ ｇａｉｎｅｄ ｃｉｓ－ｄｉｃｈｌｏｒｏ－ｂｉｓ（４，４’一ｄｉｃａｒｂｏｘｙ。２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ） ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ）ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ·ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ４．４’．ｄｉｃａｒｂｏｘｙ·２，２’ｂｉｐｙｆｉｄｉｎｅ ｗｉｔｈ ＲｕＣｌ３。３Ｈ２０ ｉｎ ＤＭＦ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｔｅｐ，ｄｉｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏ ｗｅｒｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｆｏｒ ｄｉｃｈｌｏｒｏ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｂｏｖｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｃｉｓ．ｄｉｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏ．ｂｉｓ（４、４’·ｄｉｃａｒｂｏｘｙ－２，２＇－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ） （Ｎ３）（ｙｉｅｌｄ ３８％、．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｎ３ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅ‘ｉｚａ‘ ｔｉｏｎ ｄａｔｕｍ（１ＨＮＭＲ、ＩＲ、ｕｖ）．Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｎ３ ａｃｈｉｅｖｅ ３．９８％ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ＤＳＳＣ．
索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）
学位论文作者签名：兰爱为
…：芝秘
签字日期：沙可年否月多日 签字嗍：７ １“鹛日
２
第一章文献综述
第一章文献综述
１．１前言
为了２１世纪人类的可持续发展，必须要追求高效能清洁能源生产技术的开 发，太阳能电池就是代表之一。然而，以硅系太阳能电池为代表的现有太阳能电 池，制造成本依然相当高，为了使太阳能电池大量普及，从而解决能源问题，世 界各国正大力研发性能高且廉价的新型太阳能电池。例如：多元化合物薄膜太阳 能电池，聚合物多层修饰电极型太阳能电池，染料敏化纳米晶太阳能电池等。其 中最引人瞩目便是由瑞士洛桑理工大学（ＥＰＦＬ）的Ｇｒａｔｚｅｌ教授于２０世纪９０年 代发展起来的染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）。
解质接触（充满Байду номын сангаас纳米空洞），然后再与第二个透明导电电极（对电极）一起形 成完整的电路。并且在对电极上沉积有催化剂，促进其上的氧化还原反应。可以
把染料敏化纳米晶太阳能电池分成四个部分：半导体光电极，敏化染料，电解质
及对电极，见图１．１。
（１）半导体光电极即半导体纳米晶膜： 最常用的是纳米晶Ｔｉ０２，其他的氧化
天津大学 硕士学位论文 联吡啶钌类染料的合成和表征 姓名：王宏为 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：李祥高
20090601
中文摘要
染料敏化太阳能电池（ＤＳＳＣ）作为一种新型太阳能电池，因其制作成本低， 工艺简单，光电转化效率高，性能稳定并且对环境无污染等优点，具有很好应用 前景。它由ＴｉＯ，半导体膜，敏化染料，氧化还原电解质等构成。目前，包含一个 羧基联吡啶配体的钌配合物染料因其较高的光电转化效率而备受关注。
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ＤＳＳＣ，Ｎ３，Ｒｕ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ，ｐ－ｔｏｌｙｌｏｘｙ，ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表
关键词：ＤＳＳＣ Ｎ３ 联吡啶钌类染料对甲苯氧基能量转换效率
ＡＢ ＳＴＲＡＣＴ
Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ（ＤＳＳＣｌ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｓｔａｂｌｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｈｉｇｈ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｃｔｍｎ·Ｉｔ ＩＳ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ ｇａｐ Ｔｉ０２ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ａ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ａｎ ａｎｃｈｏｒｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ，ａｎｄ ａ ｒｅｄｏｘ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ· Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａ ４，４’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ一２．２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｌｉｇａｎｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ｉｎｔｅｎｓｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｎｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ．
ｒｅｃｅｎｔｌｖ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎｅ．ｐｏｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ １ＨＮＭＲ、ＩＲ、ＵＶ．Ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆＤｙｅ－１ ｉｓ １．０６×１ ０ａＭ－ｌｃｍ～．ＤＳＳＣ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｙｅ－１ ｙｉｅｌｄｅｄ ａｎ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ １＂１ －２．０２％（Ｖｏｃ＝６４０ｍＶ，Ｉｓｃ＝５．８４ｍＡ ｃｍ－１，ＦＦ＝＝０．５４）（ＡＭＩ．５）．
或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学位或证
书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：铂 签字日期：加矽 年／月弓·日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解鑫鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权基鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
本文在９８％Ｈ２Ｓ０４中用Ｋ２Ｃｒ２０７氧化４，４－二甲基－２，２’一联吡啶得到４，４一二羧基 ．２，２’．联吡啶（收率９ｌ％），将４，４’一二羧基－２，２’－联吡啶与ＲｕＣｌ３·３Ｈ２０于ＤＭＦ中 反应制得顺一二氯一二（４，４’．二羧基－２，２’．联吡啶）钌（ＩＩ），再用ＳＣＮ‘取代络合物中 的Ｃ卜得到顺～二异硫氰酸根一二（４，４’．二羧基一２，２’．联吡啶）钌（ＩＩ）（Ｎ３）染料（收率 ３８嘞。用紫外，红外，氢核磁共振等方法对产物进行了结构表征。结果显示合 成Ｎ３的纯度较高，制备的敏化太阳能电池的光电转换效率达到３．９８％。
染料敏化纳米晶太阳能电池（ＤＳＳＣ）与传统的ｐｎ结型太阳能电池不同，它 是利用与叶绿素进行光感应电子移动机理类似的电子移动方式来发龟，此外还有 如下几个优点［，］：（１）较低的制造成本。根据美国的成本预算，染料敏化纳米晶 太阳能电池的制造成本为０．６５／Ｗ。，与此相比，硅系太阳能电池至少需要３５／Ｗ。。 也就是说，用硅系电池的１／５的价格就可以制造染料敏化纳米晶太阳能电池。（２） 高的转换效率。ＤＳＳＣ有望获得和结晶硅系太阳能电池相同或更高的光电转换效 率。目前报道的ＤＳＳＣ的最高转化效率是使用Ｎ３染料、Ｎ７１９染料及黑色染料的Ｔｉ０２ 染料敏化型太阳能电池，转换效率ｒｌ为１０％左右，而新型高性能染料及光电极的 开发由于能抑制电子耗损过程，有望达到更高的转换效率。（３）受原材料资源的 制约少。构成ＤＳＳＣ的材料为Ｔｉ０２、ＺｎＯ等氧化物半导体及Ｒｕ配合物染料、纯有 机染料等，还有碘化合物等电解质，与硅系太阳能电池相比，资源的制约少。（４） 多种多样的染料敏化纳米晶太阳能电池是可能的。由于染料结构合成的灵活性， 结合目的和用途，可以制造出各种性能和机能的染料敏化纳米晶太阳能电池。（５） 对环境的污染少。染料敏化纳米晶太阳能电池的原材料较硅系电池与环境的适应 性好，造成环境污染的可能性小。ＤＳＳＣ可通过脱除及燃烧除去吸附在电极上的 染料，实现氧化物半导体光电极的再利用。
