在过去,我们在生产和生活中所用的能源主要以化石能源为主,一方面,使用化石能源造成了环境污染和温室效应,另一方面,随着全球经济和人口的增长,我们对能源的需求也越来越大。因此,解决能源问题对人类的生活至关重要。而在所有的可再生能源中,太阳能取之不尽用之不竭、清洁和安全面吸引了研究者的广泛关注。在光伏太阳能电池中,染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有成本低,结构可以灵活设计等优点而受到研究者的关注。染料敏化剂作为DSSCs最重要的一部分,起着捕获光能和分子内电荷转移等作用,直接影响着光伏电池性能的优劣。1.本论文设计合成了两个以三苯胺为电子供体,罗丹宁-3-对苯甲酸和氰基乙酸分别为电子受体的染料RA和参比染料CA。又设计合成了两个以硫脲功能化三苯胺为电子供体,噻吩和呋喃为π-桥链,苯并噻二唑(BTH)为辅助受体,氰基乙酸为电子受体,结构为D-π-A’-A型的染料AS和AO。一个以硫脲功能化三苯胺为电子供体,苯并噻二唑(BTH)为辅助受体,氰基乙酸为电子受体,结构为D-A’-A型的染料AY。通过核磁、质谱和红外光谱表征了中间体及终产物的结构,然后通过光物理性能、电化学循环伏安、密度泛函理论计算(DFT)和光伏性能等对染料进行了研究。2.以对氨基苯甲酸为原料,通过关环和Knoevenagel等反应合成了染料RA和参比染料CA。以2,3-二氨基甲苯为原料,通过二氯亚砜关环、液溴溴代、NBS溴代、氧化反应、Suzuli偶联和Knoevenagel等反应合成了染料AS、AO和AY。通过核磁、质谱和红外光谱表征了中间体及终产物的结构。3.对染料进行了光物理性能测试,紫外-可见吸收表明,与参比染料CA相比,染料RA最大吸收波长红移了 48 nm,但是摩尔吸光系数降低了 8059 M-1 cm-1。与参比染料AZ6相比,染料AS、AO和AY的最大吸收波长都发生了红移,AS和AO的最大吸收波长相差不多,与AY相比,发生红移的原因是共轭链的延长,但是摩尔吸光系数均有所降低,摩尔吸光系数与染料的光捕获能力有关。4.密度泛函理论计算了染料分子CA、RA、AS、AO、AY和AZ6的电子云分布以及二面角,染料RA分子中罗丹宁环和苯环之间的二面角为76.90°,由于染料分子二面角太大,分子中π-π共轭程度减弱,这可能是导致RA光伏性能下降的主要原因。相比于参比染料AZ6,染料AS、AO和AY的分子骨架二面角比较小,几乎近于平面结构,这就增加了分子聚集和π-π堆积的可能性。5.电化学循环伏安测试表明,染料RA、AS、AO和AY的HOMO能级和LUMO能级均能满足染料敏化剂对能级的要求。6.光伏性能的测试表明,与参比染料CA相比,染料RA的开路电压、短路电流密度和光电转换效率都下降,这可能是结构中的二面角太大,π-共轭链被破坏,激发态的电子从供体传输到受体时受阻,导致了光伏性能的下降。与AZ6相比,染料AS、AO和AY光伏性能数据都比较低,这可能是其近于平面的分子结构,染料分子在TiO2表面的π-π堆积或团聚作用太强,导致电子复合比较严重。