中文摘要：

设计合成一类新型D-π-A有机光敏染料用于染料敏化太阳能电池的制备。与传统染料结构设计不同，在染料分子中引入带有羧基的侧链镶嵌基团，使之与电子受体相分离。染料与TiO2键合后，染料的激发态电子经由染料的吸电子部分，而不是经由羧基注入到TiO2的导带，这样，可以同时微调染料分子上的供电子部分和吸电子部分，使其HOMO及LUMO电位分别与I-/I3-的氧化还原电位及TiO2导带电位精确匹配， 从而降低电子跃迁能量，使染料的最大吸收波长拓展到近红外区域。利用这类有机光敏染料组装染料敏化太阳能电池，使其有效捕获太阳能红外光谱。在此基础上，与传统染料相结合进一步制备双波段叠层太阳能电池，预期将会对染料敏化太阳能电池的光电转换效率有大幅度提高。

结论摘要：

光敏染料作为染料敏化太阳能电池的核心组成部分，对电池的光电转换性能有着决定性的作用。设计开发高效、稳定、廉价的光敏染料能够有效降低电池成本，进而推进染料敏化太阳能电池的产业化进程。太阳光谱在近红外区域甚至红外区域光子能量巨大，因此设计开发具有近红外光谱吸收的光敏染料成为获得高效电池的一个重要途径。同时，根据国内外研究进展，我们及时调整了研究方向，开发高效近红外光敏染料的同时致力于新型氧化还原电对及高效、稳定纯有机光敏剂的开发。围绕这一中心指导思想，自2011.1.1以来，开展了一系列的科研工作，截止目前共发表学术论文27篇。设计合成了以侧链羧酸作为吸附基团，四氢喹啉衍生物为供电子体，含多个氰基的强吸电子体作为电子受体，在近红外区域有良好的光电转换效率的光敏染料HY113。相对于先前发表的染料HY103，在 HY113中己基长碳链的引入，较好的抑制了电子复合，以HY113 为光敏剂的DSSCs获得了5.1%的光电转换效率。利用近红外吸收性能较好的染料HY113与在短波长可见光区域具有良好吸收性能的染料CM203及CMR103共同用于制备共敏化染料敏化太阳能电池，获得了8.2%的光电转换效率。共敏化电池有效提升了电池对太阳光的利用率。选用在近红外区域具有较强吸收的光敏染料HY103 与在可见光短波长区域具有较强吸收的染料 TH305 相结合，制备了双波段叠层太阳能电池，大幅度提高了染料敏化太阳能电池光谱响应范围，获得了 11.5 %的光电转换效率。此外，根据国内外学术动向，及时调整科研方向，设计开发了一系列基于新型氧化还原电对的电解质并应用于染料敏化太阳能电池，其中基于对苯二酚/苯醌为氧化还原电对的杂合多组分电解质应用于染料敏化太阳能电池获得了8.4%的光电转换效率。