新型給受體材料的設(shè)計合成及其在有機太陽能電池中的應(yīng)用研究

【摘要】：開發(fā)具有優(yōu)異性能的有機太陽能電池給受體材料，對于實現(xiàn)獲取新能源、特別是清潔能源技術(shù)有重要的意義，而該領(lǐng)域也是有機光電功能材料領(lǐng)域研究的熱點和難點問題。目前有機太陽能電池常用的給受體材料還存在著能隙較寬，光譜吸收范圍較窄等問題，解決這些問題可以通過制備結(jié)構(gòu)新穎的給受體材料、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)等途徑來解決。 本文從給體方面，主要對聚3-己基噻吩（P3HT）的結(jié)構(gòu)引入苯并噻二唑基團和3-己基噻吩支鏈，構(gòu)建支鏈噻吩-苯噻唑結(jié)構(gòu)單元的D-A受體聚合物，通過加強噻吩-苯噻唑給受單元之間的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移作用（ICT），以及3-己基噻吩支鏈與主鏈之間的共軛作用，來降低給體聚合物的能隙；從受體方面，構(gòu)建了以萘酰亞胺為臂，拉電子基團為核的分子結(jié)構(gòu)，通過ICT作用獲得具有良好溶劑加工性能和寬光譜響應(yīng)范圍的非富勒烯小分子受體材料。新型給受體材料均通過NMR、MALDI-TOF-MS、紫外吸收光譜（UV-vis）、熒光光譜（PL）、電化學(xué)（CV）、熱重（TGA）、差示掃描量熱（DSC）、凝膠滲透色譜（GPC）等表征手段進行了化學(xué)結(jié)構(gòu)、光學(xué)、熱力學(xué)等方面性能的全面研究。 研究表明本論文合成的支鏈D-A給受體聚合物具有窄帶隙，光譜吸收范圍寬等特點，聚合物P3能隙降低至1.75eV，其光譜吸收范圍達到了700nm以上；本文合成的非富勒烯小分子受體材料具有良好的溶解性以及較寬的光譜吸收范圍，均可溶于甲苯、四氫呋喃、二氯甲烷等常用溶劑，光譜吸收范圍突破了700nm。 【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 支鏈D-A共軛給體聚合物 非富勒烯小分子受體化合物 窄帶隙 溶液加工
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 有機太陽能電池給受體材料的研究進展9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機太陽能電池10
• 1.3 異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池器件基本原理10-13
• 1.4 有機太陽能電池給體材料13-17
• 1.4.1 聚苯乙烯（PPV）類給體聚合物13-14
• 1.4.2 聚噻吩（PT）類給體聚合物14
• 1.4.3 基于苯并噻二唑基團的給體聚合物14-15
• 1.4.4 基于酰亞胺基團的給體聚合物15-17
• 1.5 有機太陽能電池受體材料17-23
• 1.5.1 富勒烯及其衍生物17
• 1.5.2 非富勒烯小分子受體材料17-23
• 第二章 相關(guān)背景知識介紹23-25
• 2.1 有機太陽能電池材料研究背景23
• 2.2 本文的設(shè)計思路23-24
• 2.3 本文的創(chuàng)新點24-25
• 第三章 支鏈噻吩-苯并噻二唑 D-A 共軛聚合物的合成以及性能研究25-46
• 3.1 設(shè)計思路25
• 3.2 實驗部分25-36
• 3.2.1 主要試劑和來源25-26
• 3.2.2 分析測試與儀器26-27
• 3.2.3 合成路線及實驗過程27-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-44
• 3.3.1 實驗結(jié)果表征36-38
• 3.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)38-39
• 3.3.3 分子模擬39-41
• 3.3.4 光物理性質(zhì)41-43
• 3.3.5 電化學(xué)性質(zhì)43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 吸電子基團對萘酰亞胺類小分子受體材料性能的影響研究46-63
• 4.1 設(shè)計思路46-47
• 4.2 實驗部分47-54
• 4.2.1 主要試劑和來源47
• 4.2.2 分析測試與儀器47-48
• 4.2.3 合成路線及實驗過程48-54
• 4.3 結(jié)果與討論54-61
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)與表征54-58
• 4.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)58-59
• 4.3.3 光物理性質(zhì)59-60
• 4.3.4 電化學(xué)性質(zhì)60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 萘酰亞胺-芘結(jié)構(gòu)小分子受體的 OPV 器件性能研究63-70
• 5.1 設(shè)計思路63-64
• 5.2 實驗部分64-65
• 5.2.1 器件制備方法64-65
• 5.2.2 J-V 曲線測試方法65
• 5.3 結(jié)果與討論65-69
• 5.3.1 材料 M1 光物理性質(zhì)65-66
• 5.3.2 材料 M1 電化學(xué)性質(zhì)66-67
• 5.3.3 材料 M1 的 OPV 器件性能67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻72-76
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利76-77
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文77-78
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目78-79
• 致謝79

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