氟代苯并噻二唑類、苯并二吡咯二酮類D-A聚合物的設(shè)計合成與光伏性能研究

【摘要】：摘要：本論文基于D-A共軛聚合物光伏材料進行設(shè)計與合成,及其在聚合物太陽能電池器件方面的應(yīng)用方面展開了以下幾個方面的研究： (1)分別將烷氧基苯并二噻吩錫化物(BDT)與烷氧基苯并二呋喃錫化物(BDF)作為電子給體,以5-氟-2,1,3-苯并噻二唑為電子受體單元,通過Stille偶聯(lián)首次合成了聚合物——PBDTFBT與PBDFFBT,合成的聚合物采用TGA、GPC、UV和循環(huán)伏安法測試其性能。在常見溶劑中,PBDTFBT和PBDFFBT表現(xiàn)出良好的溶解性能和成膜性能,分別將這兩個聚合物材料與PC71BM共混,溶于鄰二氯苯,制備器件,測試器件性能。制備了聚合物:PC71BM為1：1,1：2,1：3三個質(zhì)量比的電池器件,制備了標準結(jié)構(gòu)的電池器件ITO/PEDOT:PSS/polymer: PC7,BM/Ca/Al,在AM1.5G,100mW/cm2光照下,PBDFFBT:PC71BM=1：3時獲得最佳效率為3.3%,PBDTFBT:PC71BM=1:2時獲得4.0%的最佳的電池轉(zhuǎn)換效率。 (2)以氟代苯并噻二唑(FBT)作為給電子單元和烷氧苯基取代的苯并二噻吩錫化物(BDTPO)為受電子單元,通過Stille偶聯(lián)合成了一個新的D-A型共軛聚合物(PBDTPO-FBT)。所得聚合物采用TGA、GPC、UV和循環(huán)伏安法測試其性能。PBDTPO-FBT具有良好的熱力學穩(wěn)定性能,在質(zhì)量損失為5%時候的溫度高達410℃,在300—800nm的波長區(qū)間里,具有極強極寬的吸收,光學帶隙為1.53eV。通過循環(huán)伏安的測試得到的HOMO與LUMO能級依次為-5.43eV、-3.72eV。采用SCLC法測試PBDTPO-FBT的空穴遷移率為3.8×10-3cm2/(Vs)。在優(yōu)化電池器件的過程中,我們通過采用在鄰二氯苯溶劑中添加3%的1,8-二碘辛烷,從而獲得最佳的PCE,其值為2.70%,開路電壓Voc為0.70V,短路電流Jsc為7.23mA/cm2,填充因子FF為47.08%。 (3)合成了一個以苯并二吡咯二酮為電子受體結(jié)構(gòu),以苯并二噻吩為電子給體結(jié)構(gòu)共聚形成命名為PBDPDPBDT的新的窄帶系聚合物。此聚合物易溶于一般有機溶劑,具有從300-700nm的吸收光譜,其吸收邊帶位于755nm,計算得到其光學該系為1.6eV。將PBDPDPBDT與PC61BM按照不同質(zhì)量比共混,制備標準器件,在標準太陽光條件照射下,其中PBDPDPBDT:PC61BM=1:3時獲得0.16%的最好轉(zhuǎn)換效率。 【關(guān)鍵詞】：氟代苯并噻二唑 苯并二吡咯二酮 聚合物太陽能電池 光伏性能
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O633.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 文獻綜述10-26
• 1.1 前言10-11
• 1.2 聚合物太陽能電池簡介11-14
• 1.2.1 聚合物太陽能電池發(fā)展階段11-12
• 1.2.2 聚合物太陽能電池工作原理與器件結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3 共軛聚合物的分子設(shè)計14-16
• 1.3.1 帶隙以及LUMO-HOMO能級要求14-15
• 1.3.2 溶解性能15-16
• 1.4 共軛聚合物合成的一般方法16-17
• 1.5 聚合物太陽能電池材料17-24
• 1.5.1 受體材料17-18
• 1.5.2. 聚合物給體材料18-24
• 1.6 本論文的設(shè)計思想和研究內(nèi)容24-26
• 2 基于5-氟-2,1,3-苯并噻二唑聚合物的合成及其光伏性能26-38
• 2.1 前言26-27
• 2.2 實驗部分27-31
• 2.2.1 試劑與儀器27-28
• 2.2.2 單體和聚合物的合成28-30
• 2.2.3 測試方法30-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-37
• 2.3.1 合成與表征31
• 2.3.2 熱穩(wěn)定性31-32
• 2.3.3 光學性能32-33
• 2.3.4 電化學性質(zhì)33-34
• 2.3.5 空穴遷移率34-35
• 2.3.6 光伏性能35-36
• 2.3.7 形貌36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 烷氧苯基苯并二噻吩與氟代苯并噻二唑共聚物的合成及光伏性能38-48
• 3.1 前言38-39
• 3.2 實驗部分39-41
• 3.2.1 試劑與規(guī)格39
• 3.2.2 儀器與測試方法39-40
• 3.2.3 單體及聚合物的合成40-41
• 3.3 結(jié)果與討論41-47
• 3.3.1 聚合物的合成與結(jié)構(gòu)表征41
• 3.3.2熱穩(wěn)定性41-42
• 3.3.3 光學性能42
• 3.3.4 電化學性能42-43
• 3.3.5 空穴遷移率43-44
• 3.3.6 光電性能44-46
• 3.3.7 形貌46-47
• 3.4 本章總結(jié)47-48
• 4 基于苯并二吡咯二酮單元及其光伏器件性能的研究48-58
• 4.1 前言48-49
• 4.2 實驗部分49-51
• 4.2.1 試劑與規(guī)格49
• 4.2.2 儀器與測試方法49
• 4.2.3 單體與聚合物的合成49-51
• 4.3 結(jié)果與討論51-56
• 4.3.1 合成與表征51
• 4.3.2 熱穩(wěn)定性51-52
• 4.3.3 光學性能52-53
• 4.3.4 電化學性能53-54
• 4.3.5 空穴遷移率54
• 4.3.6 光伏性能54-56
• 4.3.7 形貌56
• 4.4 本章總結(jié)56-58
• 5 總結(jié)與展望58-59
• 參考文獻59-70
• 攻讀碩士學位期間主要的研究成果70-71
• 致謝71

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

四種新型D-A化合物的合成與光電性能研究    楊森根;劉見永;吳振奕;凡素華;詹夢熊;

基于苯并二噻吩的D-A型窄帶隙共軛聚合物在太陽能電池中的應(yīng)用    李針英;孫建平;王亮;周小波;凌啟淡;

基于α-肉桂酰環(huán)乙烯酮二硫縮酮的一類新型D-A有機發(fā)光材料的理論    王曉峰;李會學;袁焜;董曉寧;李曉東;朱元成;

    

    

    

    

    

    

    

基于噻唑并噻唑與二噻吩并噻咯的D-A共聚物的合成與光伏性能表征    張茂杰;國霞;李永舫;

4,8-二(乙基己基噻吩基)噻吩[2,3-f]并苯并呋喃基D-A聚合物的合成及光伏應(yīng)用    樊令;崔銳利;錢東;李永舫;鄒應(yīng)萍;

D-A-π-A光敏劑中輔助配體對染料敏化太陽能電池性能的影響    余沛;王晶輝;何榮幸;

D-A型窄帶隙聚合物太陽能電池給體材料的合成與性能研究    羅聯(lián)源;孫建平;余麗利;凌啟淡;

側(cè)鏈對基于苯并二噻吩的主-側(cè)鏈型D-A共聚物的光電性能的影響    陳麗霞;沈平;李永舫;

二噻吩并稠環(huán)D-A型聚合物的設(shè)計、合成及其光電性能    黃峻

基于新型受體單元的D-A共聚物的合成和光伏性能    王坤

D-A型噻吩聚合物的設(shè)計，合成及性質(zhì)表征    程衛(wèi)東

基于二噻吩并[2，3-b：3'，2'-d]噻吩的“螺旋槳”型螺烯基胺及D-A化合物的合成    張永青

基于四噻吩乙烯的新型樹枝狀化合物與D-A化合物的制備研究    吳天景

氟代苯并噻二唑類、苯并二吡咯二酮類D-A聚合物的設(shè)計合成與光伏性能研究    肖璐

含氰基的新型D-A共軛聚合物在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用    陸佳靈

基于D-A-π-A結(jié)構(gòu)的有機芳胺染料敏化劑的合成及其性能研究    王丹