苯并二噻吩聚合物太陽能電池材料的研究

【摘要】：隨著人類對太陽能的利用,對太陽能電池的研究也更加深入。與目前仍在大面積使用的單晶硅,多晶硅太陽能電池相比,有機聚合物太陽能電池(PSCs)擁有著生產(chǎn)成本低,制作工藝簡單,可制備柔性器件等優(yōu)點,近些年得到了大家的廣泛關注。目前以電子供體單元(D)和電子受體單元(A)交替共聚而成的聚合物成為研究的重點,苯并二噻吩擁有著平面的共軛結構和容易修飾等優(yōu)點,使基于它的聚合物是目前最好的之一。目前已證實用烷硫基鏈修飾的苯并二噻吩(S-BDT)有著較好效果,而S-BDT由于合成較為困難,目前研究不多。而本文對合成方法的改進,簡易得到S-BDT供體單元。同時設計合成二維的烷硫基鏈修飾的苯并二噻吩(S-T-BDT),并以上述的為電子供體單元與三個電子受體單元噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(DTBTQx),苯并二惡唑(DTBO)和1,4-吡咯并吡咯二酮(DPP)通過Still反應聚合得到六個新的聚合物P1, P2, P3, P4, P5和P6。本論文對材料的各項性能進行了表征,并進行了器件測試。以S-BDT為供體單元的聚合物(P1,P2,P3),其中P2有著較好的器件效果,當以[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)為受體時可以得到電壓0.83 V,電流密度8.1 mA/cm2,填充因子0.63,轉化效率為4.22%。當受體換成吸光更好的PC71BM時轉化效率可達5.52%。P4,P5和P6器件測試正在進行當中 【關鍵詞】：聚合物太陽能電池 苯并二噻吩 二維 轉化效率
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 常用英文縮寫注釋表9-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 有機太陽能電池的發(fā)展歷史10-11
• 1.2 有機太陽能電池的結構11-13
• 1.2.1 單層肖特基結構11-12
• 1.2.2 雙層結構12
• 1.2.3 本體異質結結構12-13
• 1.3 有機聚合物太陽能電池工作原理13
• 1.4 有機聚合物太陽能電池的相關參數(shù)13-14
• 1.5 受體材料14-15
• 1.6 有機聚合物給體材料15-21
• 1.6.1 基于吡咯供體單元的聚合物給體材料15-16
• 1.6.2 基于芴供體單元的聚合物給體材料16
• 1.6.3 基于聚噻吩給體材料16
• 1.6.4 基于苯并二噻吩供體單元的聚合物給體材料16-21
• 1.7 論文的研究目的21
• 1.8 論文的研究內容21-22
• 1.8.1 單體與聚合物的合成21
• 1.8.2 聚合物的表征21-22
• 2 基于一維BDT為供體單元的聚合物的合成與表征22-46
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實驗儀器和藥品23-25
• 2.2.1 實驗儀器23
• 2.2.2 實驗藥品23-25
• 2.3 S-BDT(M1)供體單元的合成25-27
• 2.4 受體單元的合成27-30
• 2.4.1 DTBTQx(M2)的合成27-28
• 2.4.2 DTBO(M3)的合成28-30
• 2.4.3 TPD(M4)的合成30
• 2.5 聚合物的合成30-31
• 2.6 結果與討論31-44
• 2.6.1 合成與表征31-32
• 2.6.2 聚合物的熱學性能32-33
• 2.6.3 聚合物的光學性能33-35
• 2.6.4 聚合物的電化學性能35-37
• 2.6.5 DFT計算37-38
• 2.6.6 聚合物的光伏性能和形貌38-44
• 2.7 本章小結44-46
• 3 基于二維BDT為供體單元的聚合物的合成與表征46-57
• 3.1 引言46-47
• 3.2 實驗藥品47
• 3.3 S-T-BDT(M5)供體單元的合成47-48
• 3.4 聚合物的合成48-50
• 3.5 結果與討論50-56
• 3.5.1 合成與表征50-51
• 3.5.2 聚合物的熱學性能51
• 3.5.3 聚合物的光學性能51-53
• 3.5.4 聚合物的電化學性能53-55
• 3.5.5 DFT計算55-56
• 3.6 本章小結56-57
• 4 結論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-65
• 附錄65-79

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