染料敏化太陽能電池的光陽極多以TiO₂等半導(dǎo)體材料為主，8-羥基喹啉衍生物常通過與金屬配位形成配合物來修飾光陽極，憑借其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)與配位特性，實(shí)現(xiàn)延緩電荷復(fù)合、拓寬光吸收范圍等效果，顯著優(yōu)化電池光電轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性，以下是具體的修飾作用及相關(guān)應(yīng)用實(shí)例：

抑制電荷復(fù)合，提升電子傳輸效率

電荷復(fù)合是導(dǎo)致染料敏化太陽能電池光電效率下降的關(guān)鍵問題，8-羥基喹啉衍生物的金屬配合物可通過界面修飾阻擋電子反向遷移，減少復(fù)合損耗，例如8-羥基喹啉鋁（Alq₃）用于光陽極界面修飾時，暗電流曲線和交流阻抗測試證明其能有效延緩電池中的電荷復(fù)合。同時，這類衍生物與光陽極材料間可形成穩(wěn)定的配位作用，規(guī)整界面電子傳輸通道，讓激發(fā)態(tài)電子更順暢地從染料注入TiO₂導(dǎo)帶。像三（8-羥基喹啉-5-羧酸）鐵復(fù)合到銳鈦礦型TiO₂（101）表面后，還能使TiO₂的HOMO、LUMO和費(fèi)米能級整體升高，為電子傳輸構(gòu)建更優(yōu)的能級梯度，間接減少電荷復(fù)合概率。

拓寬光吸收范圍，增強(qiáng)光響應(yīng)能力

純TiO₂光陽極僅對紫外光有響應(yīng)，而8-羥基喹啉衍生物的金屬配合物自身在可見光區(qū)域有較強(qiáng)吸光能力，修飾后可彌補(bǔ)光陽極的吸光短板。一方面部分配合物能作為能量中繼染料，通過福斯特共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）效應(yīng)傳遞能量，如Alq₃與N3染料配合使用時，可將自身吸收的光能傳遞給N3染料，提升整體光響應(yīng)并促進(jìn)電子注入。另一方面，不同金屬配位的衍生物可調(diào)控吸光區(qū)間，如8-羥基喹啉-5-磺酸鐵（III）絡(luò)合物本身在可見光區(qū)有吸收特性，將其與TiO₂復(fù)合后，復(fù)合光陽極對可見光的利用率顯著提高，該特性也能助力適配的染料更好地吸收光能激發(fā)電子，還有D (-A-π-A)₂結(jié)構(gòu)的8-羥基喹啉衍生物合鎘配合物（BDTT-VCd），其特殊結(jié)構(gòu)可降低染料能隙，進(jìn)一步拓寬光譜吸收范圍，強(qiáng)化光陽極的光捕獲能力。

提升電池穩(wěn)定性，降低制備成本

8-羥基喹啉含N、O強(qiáng)配位原子，能與Cu、Zn、Cd等多種過渡金屬形成穩(wěn)定配位鍵，這類穩(wěn)定的配合物修飾光陽極后，可增強(qiáng)光陽極與染料間的結(jié)合牢度，減少光照、溫度變化等環(huán)境因素對光陽極結(jié)構(gòu)的破壞，例如BDTT-VCd的熱分解溫度超280℃，用其修飾的光陽極能讓電池在復(fù)雜工況下保持穩(wěn)定性能，解決純有機(jī)染料修飾穩(wěn)定性差的問題。同時，這類衍生物可搭配銅、鎘等普通過渡金屬，替代成本高昂的釕類貴金屬配合物。如以8-羥基喹啉衍生物合Cu（II）配合物為輔助電子受體的聚合金屬配合物PIDT-QCu，以及系列D-π-A型8-羥基喹啉類鋅（II）或銅（II）配合物（Q1-Q10），不僅光電性能良好，還大幅降低了光陽極修飾相關(guān)的材料成本，其中Q10型號聚合銅（II）配合物修飾后，電池光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)3.78%。

優(yōu)化光陽極表面結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化界面結(jié)合

8-羥基喹啉衍生物可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計與光陽極形成緊密作用，改善表面微觀狀態(tài)。比如部分衍生物通過羧基等錨定基團(tuán)與 TiO₂（101）表面牢固結(jié)合，避免修飾層脫落，保障長期使用效果。此外，在聚合反應(yīng)中，8-羥基喹啉衍生物可與咔唑、苯并二噻吩聯(lián)二噻吩等給體材料形成大共軛π結(jié)構(gòu)的聚合金屬配合物，這類配合物修飾光陽極時，能通過共軛體系強(qiáng)化與染料分子的相互作用，讓電子在界面間的傳輸阻力進(jìn)一步降低，間接提升電池整體光伏性能。

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