8-羟基喹啉衍生物作为染料敏化太阳能电池的光阳极修饰剂

染料敏化太阳能电池的光阳极多以TiO₂等半导体材料为主，8-羟基喹啉衍生物常通过与金属配位形成配合物来修饰光阳极，凭借其独特的电子结构与配位特性，实现延缓电荷复合、拓宽光吸收范围等效果，显著优化电池光电转换效率与稳定性，以下是具体的修饰作用及相关应用实例：

抑制电荷复合，提升电子传输效率

电荷复合是导致染料敏化太阳能电池光电效率下降的关键问题，8-羟基喹啉衍生物的金属配合物可通过界面修饰阻挡电子反向迁移，减少复合损耗，例如8-羟基喹啉铝（Alq₃）用于光阳极界面修饰时，暗电流曲线和交流阻抗测试证明其能有效延缓电池中的电荷复合。同时，这类衍生物与光阳极材料间可形成稳定的配位作用，规整界面电子传输通道，让激发态电子更顺畅地从染料注入TiO₂导带。像三（8-羟基喹啉-5-羧酸）铁复合到锐钛矿型TiO₂（101）表面后，还能使TiO₂的HOMO、LUMO和费米能级整体升高，为电子传输构建更优的能级梯度，间接减少电荷复合概率。

拓宽光吸收范围，增强光响应能力

纯TiO₂光阳极仅对紫外光有响应，而8-羟基喹啉衍生物的金属配合物自身在可见光区域有较强吸光能力，修饰后可弥补光阳极的吸光短板。一方面部分配合物能作为能量中继染料，通过福斯特共振能量转移（FRET）效应传递能量，如Alq₃与N3染料配合使用时，可将自身吸收的光能传递给N3染料，提升整体光响应并促进电子注入。另一方面，不同金属配位的衍生物可调控吸光区间，如8-羟基喹啉-5-磺酸铁（III）络合物本身在可见光区有吸收特性，将其与TiO₂复合后，复合光阳极对可见光的利用率显著提高，该特性也能助力适配的染料更好地吸收光能激发电子，还有D (-A-π-A)₂结构的8-羟基喹啉衍生物合镉配合物（BDTT-VCd），其特殊结构可降低染料能隙，进一步拓宽光谱吸收范围，强化光阳极的光捕获能力。

提升电池稳定性，降低制备成本

8-羟基喹啉含N、O强配位原子，能与Cu、Zn、Cd等多种过渡金属形成稳定配位键，这类稳定的配合物修饰光阳极后，可增强光阳极与染料间的结合牢度，减少光照、温度变化等环境因素对光阳极结构的破坏，例如BDTT-VCd的热分解温度超280℃，用其修饰的光阳极能让电池在复杂工况下保持稳定性能，解决纯有机染料修饰稳定性差的问题。同时，这类衍生物可搭配铜、镉等普通过渡金属，替代成本高昂的钌类贵金属配合物。如以8-羟基喹啉衍生物合Cu（II）配合物为辅助电子受体的聚合金属配合物PIDT-QCu，以及系列D-π-A型8-羟基喹啉类锌（II）或铜（II）配合物（Q1-Q10），不仅光电性能良好，还大幅降低了光阳极修饰相关的材料成本，其中Q10型号聚合铜（II）配合物修饰后，电池光电转化效率可达3.78%。

优化光阳极表面结构，强化界面结合

8-羟基喹啉衍生物可通过结构设计与光阳极形成紧密作用，改善表面微观状态。比如部分衍生物通过羧基等锚定基团与 TiO₂（101）表面牢固结合，避免修饰层脱落，保障长期使用效果。此外，在聚合反应中，8-羟基喹啉衍生物可与咔唑、苯并二噻吩联二噻吩等给体材料形成大共轭π结构的聚合金属配合物，这类配合物修饰光阳极时，能通过共轭体系强化与染料分子的相互作用，让电子在界面间的传输阻力进一步降低，间接提升电池整体光伏性能。

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