SusChEM: CAREER: Near-IR Absorbing Dyes for Stable Dye-Sensitized Solar Cell Devices

SusChEM:事业:用于稳定染料敏化太阳能电池器件的近红外吸收染料

基本信息

  • 批准号:
    1455167
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-08-01 至 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this CAREER project funded by the Chemical Structure, Dynamic & Mechanism B Program of the Chemistry Division, Professor Jared H. Delcamp of the Department of Chemistry at the University of Mississippi will design and synthesize novel organic materials for the conversion of solar energy to electricity. This program will focus on the rapid synthesis of organic dyes absorbing into the near-infrared solar region and converting this energy to electricity in dye-sensitized solar cell (DSC) devices. This research could lead to the more efficient harvesting of abundant solar energy and helps to reduce our reliance on non-renewable fossil fuels. As part of the funded project, an undergraduate survey course will be developed to promote awareness of active STEM research areas including solar energy research. Both undergraduate students and high school students will be encouraged to participate in original research projects focusing on the development of DSC materials, exposing them to the excitement of STEM-related research.A crucial challenge facing the DSC field is the discovery of efficient sensitizers for the conversion of light in the near-infrared (NIR) range beyond 750 nm. Ideally, these sensitizers should be readily accessible (in fewer than 10 synthetic steps), rely on sustainable organic materials and utilize strongly anchoring functionality to promote long solar cell stabilities. This project will focus on the introduction of pro-aromatic sensitizers to DSC devices. Pro-aromatic materials are known to promote low-energy absorptions from low-molecular weight building blocks by stabilizing excited-state energy levels. Additionally, multiple conjugation pathway scaffolds will be developed for precise tuning of dye energy levels through the use of multiple donors and acceptors. Multiple semiconductor anchoring structures in conjugation with the sensitizer will be employed for both strong binding to the semiconductor and to promote efficient electron injection. Rapid synthetic routes to these materials will be a focus, with C-H activation routes being strategically employed to reduce the number of synthetic steps.
在这个由化学结构,动态和机制B计划资助的职业项目中,密西西比大学化学系的Jared H. Delcamp教授将设计和合成新颖的有机材料,以将太阳能转换为电力。该程序将集中于吸收近红外太阳能区域的有机染料的快速合成,并将其转化为染料敏化的太阳能电池(DSC)设备中的电力。 这项研究可能导致更有效地收集丰富的太阳能,并有助于减少我们对不可再生化石燃料的依赖。 作为资助项目的一部分,将开发一项本科调查课程,以促进对包括太阳能研究在内的主动STEM研究领域的认识。 将鼓励本科生和高中生参与着针对DSC材料开发的原始研究项目,使他们面临与STEM相关研究的兴奋。DSC领域面临的重要挑战是发现有效的敏感器以超过750 NM以上的光(NIR)转换光。理想情况下,这些灵敏度应易于访问(以少于10个合成步骤),依靠可持续的有机材料,并利用强大的锚定功能来促进长太阳能电池稳定性。该项目将重点介绍对DSC设备的敏感敏化器的引入。众所周知,芳族材料可通过稳定激发状态的能量水平来促进低分子重量构件的低能吸收。此外,将开发多个共轭途径支架,以通过使用多个供体和受体来精确调整染料能级。 与敏化剂结合的多个半导体锚定结构将用于与半导体的强结合并促进有效的电子注入。这些材料的快速合成途径将成为重点,而C-H激活路线则采用了策略性使用,以减少合成步骤的数量。

项目成果

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