服务案例

关键词：太阳能电池，光敏剂，设计，合成，性能，测试

所属类别：化学类

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为2个模块，模块1，光敏剂的设计、合成、结构表征及光谱性能；模块2，染料敏化太阳能电池的制备及光电性能测试。

模块1，光敏剂的设计、合成、结构表征及光谱性能

（1）产品选择

（2）方酸菁染料光敏剂的合成

（3）方酸菁染料光敏剂的分离提纯

（4）核磁共振表征

（5）荧光光谱测试

模块2，染料敏化太阳能电池的制备及光电性能测试

（1）二氧化钛光阳极的制备

（2）染料敏化太阳能电池的制备

（3）方酸菁染料敏化太阳能电池性能测试

（二）实验的特色和亮点

如何提高太阳能电池中光电转换效率是非常具有理论与应用价值的重要项目。太阳能电池中光电转换半导体材料TiO₂只能吸收紫外区域的太阳光，对太阳光的转换效率相对较低。为提高TiO₂光电转换效率，在TiO₂薄膜表面敏化一层光敏剂是一种行之有效的方法。

在对此进行深入研究，积累了大量数据与资料的基础上，将该项目转化为综合型、探索性本科实验教学项目，对于形成特色，提升实验教学水平，培养创新人才有着重要意义。但太阳能电池光敏剂实验过程涉及到：设计、合成、分离提纯、光谱特性分析、电池组装及其光电性能测试等多个过程，耗时长、环节多、具有一定的危险性，且合成需要的试剂多、价格高，另外，实验还需要使用多台大型仪器如：超导核磁、高分辨率质谱等，很难满足本科生大面积开设实验的需要。因此，开发“太阳能电池光敏剂的设计、合成与性能评价虚拟仿真实验”有着重要现实意义，也为开展新实验教学模式奠定了基础。

本项目通过仿真模拟方酸菁光敏剂的设计、合成、分离提纯、光谱特性分析、组装太阳能电池及其光电性能测试等单元过程，深入开展虚拟仿真实验，可实现以下实验目的：

（1）学生能够运用有机合成原理和功能结构与性能关系原理进行方酸菁光敏剂的设计方法、合成过程、分离提纯和性能测试与评价进行综合型训练；

（2）培养学生自主搭建实验装置、自主完成实验过程，探索最佳条件与结果，培养学生掌握研究过程及技能。

（3）了解仪器原理，掌握使用现代分析仪器进行实验研究的能力；

（4）培养学生对所得实验数据进行分析，获得光敏剂的光谱特性、光敏特性的能力。