摘要:
设计并合成了四种新的供体-π-受体有机染料(YF01–04),这些染料以含有萘取代胺的化合物作为电子供体,以氰基丙烯酸作为电子受体,并对其光物理性质及染料敏化太阳能电池(DSCs)的性能进行了表征。具有2,6-二取代萘框架的染料YF02和YF04在入射光电流转换效率(IPCE)和总太阳能转电效率(η)方面优于其类似染料YF03和YF01,后者具有1,2-二取代萘基团。基于YF02的DSC,其供体为二苯胺基团,显示出5.29%的最高η,而类似染料YF04(供体为哌咯啶)的η为4.03%。在具有二苯胺供体的YF02和YF03中,惊人地达到了0.799–0.807 V的高开路光电压(Voc)。为了更好地理解DSC应用中的结构-性质关系,对YF01–04进行了分子建模,并使用长程修正的能量泛函WB97XD和CAM-B3LYP在DGDZVP基组水平上计算了垂直电子激发,这与实验结果非常一致。此外,使用混合能量泛函B3LYP和DGDZVP基组在密度泛函理论(DFT)水平上计算了染料YF01–04的平衡分子几何结构。YF02和YF03中萘基与二苯胺供体之间的扭转角(θ)比YF01和YF04(哌咯啶供体染料)的扭转角更大,从而阻碍了高效的分子间π-π电荷转移,导致高Voc。与参考染料TA-St-CA相比,该染料以二苯胺作为电子供体与苯环连接,YF02实现了更高的Voc,这表明用二苯胺取代的萘在延缓电荷复合方面更为有效。