聚合物太陽能電池材料MEH-PPV的合成、表征及其改性

【摘要】：聚合物太陽能電池與無機(jī)太陽能電池比具有原料價格低廉、生產(chǎn)工藝簡單、可以通過涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。而聚[2-甲氧基-5(2’-乙基己氧基)對苯乙炔](MEH-PPV)是目前研究和使用廣泛的一種可溶性的PPV衍生物,其溶解特性好,在聚合物電致發(fā)光和光伏電池等領(lǐng)域備受關(guān)注。 本論文主要研究探索MEH-PPV的合成路線。采用了脫鹵化氫路線以對甲氧基苯酚為原料進(jìn)行合成反應(yīng),利用超聲振蕩方法成功地合成了高分子量可溶性的MEH-PPV。并對每一步反應(yīng)條件進(jìn)行探討。 MEH-PPV作為聚合物太陽能電池的優(yōu)良材料,為了能夠使其達(dá)到更好的電池效率,本文對MEH-PPV做了一系列的改性以及機(jī)理的研究。 第三章探討通過旋涂法得到聚合物MEH-PPV薄膜的各種影響條件并采用AFM原子力顯微鏡觀測表面形貌,在太陽能電池制作工藝中,聚合物薄膜表面的形貌和厚度決定了器件中聚合物層之間的接觸特性及聚合物層與金屬電極的接觸特性,這種特性對電池的伏安特性有比較明顯的影響。 第四章研究了對MEH-PPV進(jìn)行氧化摻雜,用不同方式進(jìn)行碘摻雜,探討了碘摻雜的機(jī)理,不同濃度摻雜對薄膜電導(dǎo)率、光譜響應(yīng)的影響以及碘的脫摻雜的研究。 第五章研究了MEH-PPV聚合物鏈的電場極化取向。在不同的外加電場下對聚合物進(jìn)行極化取向并用AFM原子力顯微鏡觀測表面形貌。 第六章研究了C60摻雜MEH-PPV薄膜的光學(xué)影響以及摻雜濃度對薄膜表面形貌的影響。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 MEH-PPV 合成 表征 改性
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 引言14
• 1.2 聚合物太陽能電池國內(nèi)外研究進(jìn)展14-15
• 1.3 聚合物太陽能電池基本工作原理15-20
• 1.3.1 太陽能電池工作原理15-17
• 1.3.2 聚合物光伏效應(yīng)機(jī)理17-18
• 1.3.3 聚合物太陽能電池的性能評價參數(shù)18-20
• 1.4 聚合物太陽能電池材料20-23
• 1.4.1 聚苯撐乙烯撐類(PPVs)20-21
• 1.4.2 聚噻吩類(PThs)21-22
• 1.4.3 聚芴類(PF)22
• 1.4.4 聚乙烯基咔唑(PVK)22-23
• 1.4.5 聚吡咯(PPy)23
• 1.5 聚合物太陽能電池器件結(jié)構(gòu)及制作工藝23-26
• 1.5.1 典型的四種太陽能電池結(jié)構(gòu)23-25
• 1.5.2 異質(zhì)結(jié)太陽能電池25
• 1.5.3 分散(體相)異質(zhì)結(jié)太陽能電池25-26
• 1.6 PPV類聚合物的制備及其反應(yīng)機(jī)理26-29
• 1.7 本課題的背景和意義29-31
• 1.8 課題研究的內(nèi)容31-32
• 第二章 MEH-PPV的合成及其表征32-43
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實驗部分33-35
• 2.2.1 實驗藥品33
• 2.2.2 主要實驗儀器33-34
• 2.2.3 MEH-PPV的合成路線34
• 2.2.4 單體和聚合物的合成34-35
• 2.3 產(chǎn)物表征35-38
• 2.3.1 原料及聚合中各步產(chǎn)物的紅外表征35-36
• 2.3.2 1,4二溴甲基-2甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)苯的核磁共振表征36-37
• 2.3.3 MEH-PPV的拉曼光譜37-38
• 2.3.4 紫外-可見光(UV-Vis)吸收光譜/熒光發(fā)射光譜分析38
• 2.4 結(jié)果與討論38-43
• 2.4.1 1-甲氧基-4-(2-乙基己氧基)苯合成的實驗條件探索38-40
• 2.4.2 1,4-二溴甲基-2-甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)苯合成的實驗條件探索40-41
• 2.4.3 MEH-PPV合成的實驗條件探索41-43
• 第三章 MEH-PPV薄膜厚度及其表面形貌43-51
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實驗儀器44
• 3.3 實驗步驟44
• 3.4 不同旋涂速度對薄膜厚度的影響44-45
• 3.5 不同旋涂轉(zhuǎn)速對薄膜表面形貌的影響45-46
• 3.6 不同溶劑對旋涂聚合物表面形貌的影響46-48
• 3.7 不同條件下MEH-PPV薄膜的紫外吸收光譜48-49
• 3.7.1 不同旋涂轉(zhuǎn)速下MEH-PPV薄膜的紫外吸收光譜48-49
• 3.7.2 不同溶劑下旋涂MEH-PPV薄膜的紫外吸收光譜49
• 3.8 旋涂成膜存在的問題49-50
• 3.9 本章小結(jié)50-51
• 第四章 碘摻雜MEH-PPV電學(xué)和光譜性質(zhì)的究51-59
• 4.1 引言51-52
• 4.2 MEH-PPV的碘摻雜過程以及電導(dǎo)率的測定52-55
• 4.2.1 碘摻雜時間與電阻率的關(guān)系53-55
• 4.2.2 碘摻雜MEH-PPV薄膜的脫摻雜與時間關(guān)系55
• 4.3 碘摻雜后MEH-PPV的光譜特性55-57
• 4.3.1 碘蒸氣摻雜薄膜的紫外吸收光譜55-56
• 4.3.2 碘溶液摻雜MEH-PPV的紫外吸收光譜56-57
• 4.4 碘溶液摻雜MEH-PPV溶液的金相顯微鏡圖57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 MEH-PPV的電場極化取向59-63
• 5.1 引言59
• 5.2 MEH-PPV聚合物鏈的電場極化取向59-60
• 5.3 結(jié)果與討論60-62
• 5.3.1 原子力顯微鏡圖60-61
• 5.3.2 極化取向后聚合物的電學(xué)性質(zhì)61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 C_(60)摻雜MEH-PPV薄膜的性質(zhì)63-68
• 6.1 引言63-64
• 6.2 實驗步驟64
• 6.3 MEH-PPV摻入C_(60)的紫外吸收光譜64-65
• 6.4 不同濃度的C_(60)摻雜MEH-PPV的熒光光譜65-66
• 6.5 不同濃度C_(60)摻雜后MEH-PPV薄膜的表面形貌66-67
• 6.6 本章小結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 作者和導(dǎo)師簡介74-75
• 附件75-76

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