基于9H-芴衍生物的有机光敏剂设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的光电性能研究

来自国内的研究人员针对染料敏化太阳能电池(DSSCs)效率提升需求，设计合成了两种新型无金属有机光敏剂FFA和FTA。通过FT-IR、NMR、UV-Vis光谱和循环伏安法表征，发现其吸收峰分别达668 nm和572 nm，光学带隙为1.83 eV和2.13 eV。实验显示FFA和FTA的短路电流密度(JSC)分别为12.23 mA/cm2和11.21 mA/cm2，功率转换效率(η)达7.01%和6.35%。结合DFT/TD-DFT理论计算，证实这两种芴衍生物染料在DSSCs中具有重要应用潜力。

　　

这项研究开创性地设计并合成了两种基于9H-芴衍生物的新型无金属有机光敏剂FFA和FTA，专门用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)领域。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等先进表征技术，研究人员发现这两种染料展现出独特的光捕获能力——FFA在668纳米处呈现强吸收峰，而FTA则在572纳米处显示特征吸收。

电化学性能测试揭示出令人振奋的结果：FFA表现出12.23毫安/平方厘米(mA/cm²)的短路电流密度(J_SC)，功率转换效率(η)达到7.01%；FTA的相应参数分别为11.21 mA/cm²和6.35%。光学带隙测试显示，FFA和FTA的带隙值分别为1.83电子伏特(eV)和2.13 eV，这一特性使其特别适合太阳光谱的能量捕获。

研究团队还采用密度泛函理论(DFT)和时间依赖密度泛函理论(TD-DFT)，在B3LYP/6-31G理论水平上对染料分子进行深入计算。理论计算结果与实验数据高度吻合，不仅验证了分子设计的合理性，更从量子化学层面阐释了其优异光电性能的分子机制。这些发现为开发高效、环保的新型DSSCs光敏材料提供了重要理论依据和实践指导。