新型苯并二噻吩二酮類與萘二酰亞胺類聚合物太陽(yáng)能電池材料的合成與性能

【摘要】：近年來(lái)對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用的研究發(fā)展尤為迅速,聚合物太陽(yáng)能電池(PSCs)具有原料來(lái)源廣泛,加工成本低,工藝簡(jiǎn)單,材料輕便,便于制造柔性可彎曲材料。有機(jī)半導(dǎo)體材料作為聚合物太陽(yáng)能電池的重要組成部分,起著光能裝換為電能的作用。共軛聚合物以其特有的半導(dǎo)體性能廣泛用于PSCs光活性層中,設(shè)計(jì)和合成綜合性能優(yōu)異的新型共軛聚合物具有非常重要的意義。本文通過(guò)改變不同聚合單元,合成了一系列共軛聚合物,并得到了紫外光譜吸收寬、帶隙窄并且溶解性能好的p型及n型聚合物,并制備了相關(guān)PSCs器件,主要內(nèi)容如下： 1.本論文第二章以苯并二噻吩二酮衍生物和連二噻吩衍生物為單體單元合成了兩個(gè)共軛聚合物,通過(guò)1H-NMR鑒定了聚合物的結(jié)構(gòu),通過(guò)元素分析鑒定了其純度。通過(guò)凝膠滲透色譜測(cè)定其分子量及分子量分布,并通過(guò)差示掃描量熱法與熱重分析法表征了化合物的熱穩(wěn)定性能,紫外可見(jiàn)光譜測(cè)定了其吸收光譜,以及電化學(xué)測(cè)試確定了其能級(jí),并計(jì)算出帶隙。進(jìn)而以這些聚合物為給體材料,富勒烯衍生物(PC61BM)為受體材料,制備了本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,初步測(cè)定結(jié)果其能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)0.028%,開(kāi)路電壓為0.62V,短路電流為0.16mA/cm2。并通過(guò)原子力顯微鏡觀察了旋涂制備器件的薄膜形態(tài),進(jìn)一步研究了其聚合物結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系。 2.本論文第三章以萘二酰亞胺為電子受體,并二噻吩與苯并二噻吩衍生物為電子給體,合成了2種p型及1種n型給體受體結(jié)構(gòu)共軛聚合物。其中直鏈結(jié)構(gòu)的p型給體聚合物的紫外可見(jiàn)光譜吸收范圍比常見(jiàn)給體聚(3-己基噻吩)(P3HT)寬,LUMO能級(jí)更低,可以更有效的促進(jìn)激子擴(kuò)散和解離,利用此類聚合物制備了本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,初步測(cè)定結(jié)果其能量轉(zhuǎn)換效率最高為0.021%,開(kāi)路電壓為0.74V,短路電流為0.12mA/cm2。其中n型聚合物其溶解性能優(yōu)于PC61BM且在可見(jiàn)光區(qū)吸收優(yōu)于PC61BM。利用此聚合物制備了全聚合物太陽(yáng)能電池,初步測(cè)定結(jié)果其能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)為0.068%,開(kāi)路電壓為0.47V,短路電流為0.29mA/cm2。并通過(guò)原子力顯微鏡觀察了旋涂制備器件的薄膜形態(tài),進(jìn)一步研究了其聚合物結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽(yáng)能電池 共軛聚合物 給體 受體
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介10-12
• 1.3 聚合物太陽(yáng)能電池12-18
• 1.4 聚合物太陽(yáng)能電池光活性層材料18-23
• 1.5 論文的設(shè)計(jì)思想與研究?jī)?nèi)容23-25
• 2 苯并二噻吩二酮類與連二噻吩類共軛聚合物的合成、表征及器件性能的研究25-37
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-36
• 2.4 小結(jié)36-37
• 3 窄帶隙萘二酰亞胺類給受體共軛聚合物的合成、表征及器件性能的研究37-55
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分38-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-54
• 3.4 小結(jié)54-55
• 4 全文總結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-63
• 研究成果目錄63-64
• 致謝64

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