基于喹噁啉的星狀有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究

【摘要】：本論文綜述了有機(jī)小分子光伏材料和太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀。影響太陽(yáng)能電池性能的主要因素是：給體材料的吸收光譜、溶解性和載流子遷移率。為了提高小分子材料的載流子遷移率和拓寬其吸收光譜，本文設(shè)計(jì)合成了基于喹噁啉結(jié)構(gòu)單元的星狀D_4-A型有機(jī)小分子光伏材料、窄帶隙的星狀D_4-A型有機(jī)小分子光伏材料和雙受體的星狀D(AD)_2型三類有機(jī)小分子光伏材料。通過(guò)~(1)H NMR、~(13)C NMR和質(zhì)譜對(duì)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并通過(guò)紫外-可見吸收光譜(UV-vis)、熱失重分析(TGA)和循環(huán)伏安(CV)等方法研究了有機(jī)小分子材料的光物理、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。制作了基于有機(jī)小分子材料構(gòu)筑的太陽(yáng)能電池器件，研究了材料的不同分子結(jié)構(gòu)對(duì)其光伏性能的影響。 本論文研究的主要內(nèi)容有： 1.設(shè)計(jì)合成了4個(gè)基于喹噁啉結(jié)構(gòu)單元的星狀D_4-A型有機(jī)小分子光伏材料，探討了增加強(qiáng)供體單元個(gè)數(shù)對(duì)材料的光物理、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)和光伏性能的影響。研究結(jié)果表明：隨著強(qiáng)供體單元個(gè)數(shù)的增加，其紫外-可見吸收光譜發(fā)生明顯的紅移，同時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率也有了一定程度的提高。在模擬太陽(yáng)光(AM1.5,100mW/cm~2)照射下，與PC_(60)BM (1:3w/w)共混制作的有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了0.37%。 2.設(shè)計(jì)合成了6個(gè)窄帶隙的星狀D_4-A型有機(jī)小分子光伏材料，系統(tǒng)研究了增加噻吩單元個(gè)數(shù)對(duì)材料的光物理、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)和光伏性能的影響。研究結(jié)果表明：隨著噻吩個(gè)數(shù)的增加，化合物的共軛度增加，紫外-可見吸收光譜發(fā)生了明顯的紅移，能隙降低。與f(1:3w/w)共混制作的太陽(yáng)能電池中，獲得的的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了1.11%。 3.以不同電子傳輸能力的咔唑、芴和苯并二噻吩的衍生物為橋聯(lián)體，設(shè)計(jì)合成了3個(gè)雙受體的星狀D(AD)_2型有機(jī)小分子光伏材料。探討了咔唑、芴和苯并二噻吩衍生物對(duì)材料的光物理、熱穩(wěn)定、電化學(xué)和光伏性能的影響。研究結(jié)果表明：隨著咔唑、芴、苯并二噻吩衍生物的電子傳輸能力的增強(qiáng)，這些材料的紫外-可見吸收光譜變寬、能隙降低。與PC_(60)BM共混制作的太陽(yáng)能電池中，獲得的的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了0.23%。 本論文研究表明，材料的分子設(shè)計(jì)對(duì)于獲得穩(wěn)定性好、光伏效率高的有機(jī)小分子光伏材料是至關(guān)重要的。通過(guò)對(duì)喹噁啉單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，可以達(dá)到優(yōu)化材料光伏性能的目的。本研究對(duì)于探索基于喹噁啉結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)小分子的分子結(jié)構(gòu)對(duì)材料的光伏性能的影響、探索提高有機(jī)小分子材料的光伏效率的途徑和獲得新型的高效有機(jī)小分子光伏材料具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池 星型 喹噁啉 光伏性能 合成
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理10-11
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的器件結(jié)構(gòu)11-12
• 1.3.1 單層 Schottky 器件11
• 1.3.2 雙層器件11-12
• 1.3.3 本體異質(zhì)結(jié)器件12
• 1.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池常見的性能表征參數(shù)12-13
• 1.5 有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池13-20
• 1.5.1 有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介13-14
• 1.5.2 有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池材料14-20
• 1.6 論文的設(shè)計(jì)思想與主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 1.6.1 論文的設(shè)計(jì)思想與創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 1.6.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 基于喹噁啉結(jié)構(gòu)單元的星狀 D_4-A 型有機(jī)小分子光伏材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究22-42
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)所用原料與試劑23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與測(cè)試條件和方法24
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)合成路線24-27
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟27-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-41
• 2.3.1 中間體和目標(biāo)產(chǎn)物的合成及結(jié)構(gòu)表征33-34
• 2.3.2 有機(jī)小分子的熱穩(wěn)定性能34-35
• 2.3.3 有機(jī)小分子的紫外-可見吸收光譜35-37
• 2.3.4 有機(jī)小分子的密度泛函理論計(jì)算37
• 2.3.5 有機(jī)小分子的表面形貌特征37-38
• 2.3.6 有機(jī)小分子的電化學(xué)性能38-39
• 2.3.7 有機(jī)小分子的光伏性能39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第3章 窄帶隙的星狀 D_4-A 型有機(jī)小分子光伏材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究42-57
• 3.1 引言42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-49
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)所用原料與試劑42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與測(cè)試條件和方法42-43
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)合成路線43-45
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟45-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-56
• 3.3.1 中間體和目標(biāo)產(chǎn)物的合成及結(jié)構(gòu)表征49
• 3.3.2 有機(jī)小分子的熱穩(wěn)定性能49-50
• 3.3.3 有機(jī)小分子的紫外-可見吸收光譜50-52
• 3.3.4 有機(jī)小分子的電化學(xué)性能52-53
• 3.3.5 有機(jī)小分子的光伏性能53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第4章 雙受體的星狀 D(AD)_2型有機(jī)小分子光伏材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究57-66
• 4.1 引言57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分57-60
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)所用原料與試劑57
• 4.2.2 測(cè)試儀器與測(cè)試條件和方法57
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)合成路線57-58
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟58-60
• 4.3 結(jié)果與討論60-65
• 4.3.1 中間體和目標(biāo)產(chǎn)物的合成及結(jié)構(gòu)表征60-61
• 4.3.2 有機(jī)小分子的熱穩(wěn)定性能61
• 4.3.3 有機(jī)小分子的紫外-可見吸收光譜61-63
• 4.3.4 有機(jī)小分子的電化學(xué)性能63
• 4.3.5 有機(jī)小分子的光伏性能63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 附錄 A 目標(biāo)分子的核磁氫譜圖76-82
• 附錄 B 目標(biāo)分子的核磁碳譜圖82-88
• 附錄 C 目標(biāo)分子的飛行時(shí)間質(zhì)譜圖88-93

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

聚合物太陽(yáng)電池光伏材料    何有軍;李永舫;

長(zhǎng)期光熱穩(wěn)定的染料敏化太陽(yáng)電池    王鵬;

體異質(zhì)結(jié)型聚合物太陽(yáng)電池    高玉榮;馬廷麗;

染料敏化太陽(yáng)能電池技術(shù)概述    王紫蘭;

太陽(yáng)能電池的基本原理    陳豪;王明召;

1,8-位修飾雜芴類有機(jī)光電功能材料的合成與應(yīng)用    曹錦珠;王志祥;陳潤(rùn)鋒;李歡歡;鄭超;黃維;

塑料太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    胡雙強(qiáng);劉治田;胡釗;伍雙全;張馳;楊寶龍;

鐵電薄膜光伏效應(yīng)及形成機(jī)制研究進(jìn)展    蔡葦;符春林;高家誠(chéng);鄧小玲;林澤彬;

窄帶隙共軛聚合物的制備與光伏性能研究    鄧丹

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究    陶晨

吡嗪聚合物和卟啉小分子的合成及其光伏性能研究    秦紅梅

基于苯并噻二唑、吡咯并吡咯二酮的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究    倪美君

新型水溶性聚噻吩類衍生物的合成與表征    張?zhí)K艷

Ag（100）表面單層PC_(61)BM的電子態(tài)    沈影

聚（3-烷基噻吩）的合成、表征及應(yīng)用研究    朱霞

含噻吩共軛導(dǎo)電共聚物的合成及性能研究    王福霞

光子調(diào)制提高DSSC光電轉(zhuǎn)換效率的研究    周飛云

幾種聚噻吩衍生物的合成與表征    王娟

氟原子對(duì)聚合物光伏給體材料性能的影響    余順銓

幾種聚噻吩類給體光伏材料的合成及光電性能研究    烏海燕

2012年光伏材料市場(chǎng)年均增速高達(dá)43.6%    李峰;

聚合物太陽(yáng)能電池光伏材料的研究進(jìn)展    田娜;馬曉燕;王毅霏;朱小波;李冬梅;

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)釋放配套特種涂料潛在市場(chǎng)    

太陽(yáng)能光伏材料多晶硅發(fā)展展望    

杜邦大力開拓光伏市場(chǎng)    

陶氏新材料亮相太陽(yáng)能光伏展    張秀鳳;

CIS/CIGS基黃銅礦系光伏材料研究進(jìn)展    張曉科;關(guān)勇輝;王可;解晶瑩;

新型聚對(duì)苯撐乙烯撐-喹喔啉共聚物的合成與光學(xué)性能研究    張力;張秋禹;高云燕;顧軍渭;張和鵬;鄢紅陵;

Si基太陽(yáng)電池發(fā)展現(xiàn)狀    鄧志杰

CdTe/CdS太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展    沃銀花;

有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池光伏材料研究進(jìn)展    李永舫;

基于噻唑的聚合物光伏材料    范海軍;史欽欽;張茂杰;李永舫;占肖衛(wèi);

聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)合成與器件優(yōu)化    田文晶;

用于聚合物太陽(yáng)能電池的高效共軛聚合物光伏材料    李永舫;

含有三苯胺基溶液可加工的有機(jī)光伏材料與性能研究    何暢;張婧;吳廣龍;趙光金;楊溢;李永舫;

含有三苯胺基溶液可加工的有機(jī)光伏材料與器件研究    何暢;高雷;申素玲;鄧丹;李志波;李永舫;

新型給受體有機(jī)小分子、共軛聚合物光伏材料的研究    田文晶;李耀文;薛麗麗;李在房;

新型有機(jī)光伏材料的制備及其光伏性能    劉平;洪銳彬;關(guān)麗;梁祿生;陳土華;童真;鄧文基;

含有三苯胺基溶液可加工的有機(jī)光伏材料與器件研究    何暢;張婧;鄧丹;李志波;李永舫;

側(cè)鏈含苯并噻二唑受體的芴-咔唑類窄帶隙聚合物光伏材料的合成及其光伏性能研究    聶凱旋;王亞飛;何宇;鄧先平;周欣;陳建華;陶強(qiáng);劉煜;朱衛(wèi)國(guó);

各國(guó)賽跑光伏材料市場(chǎng)    本報(bào)記者 徐巖

內(nèi)蒙古中環(huán)光伏材料一期工程開工奠基    記者 魏美麗

光伏材料公司力求變中智勝    王昕

光伏材料需求將長(zhǎng)期兩位數(shù)增長(zhǎng)    王昕

爭(zhēng)做中國(guó)一流光伏材料服務(wù)商    本報(bào)記者 許長(zhǎng)江　通訊員 李繼洲

河南億盛年產(chǎn)5萬(wàn)噸光伏材料項(xiàng)目開工    記者 謝運(yùn)和

光伏材料：廉價(jià)用能的關(guān)鍵    行者

首府力爭(zhēng)建成全國(guó)最大的光伏材料產(chǎn)業(yè)基地    記者 宋向華

光伏業(yè)飛躍須借力化工新材料    錢伯章

中國(guó)已成世界第一光伏生產(chǎn)國(guó)    證券時(shí)報(bào)記者 張珈

無(wú)機(jī)光伏材料缺陷的第一性原理研究    馮春寶

有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池的效率優(yōu)化及衰減性研究    鄒業(yè)

多晶硅及碲化鎘薄膜光伏材料關(guān)鍵制備技術(shù)的研究    羅翀

知識(shí)流動(dòng)理論框架下的科學(xué)前沿與技術(shù)前沿研究    龐杰

基于氧化物薄膜的光電器件及電阻轉(zhuǎn)變行為研究    王曉祺

光活性層摻雜及新型透明電極在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    章文峰

有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

含三苯胺、噻吩的有機(jī)光伏材料的設(shè)計(jì)合成及其性質(zhì)研究    沈平

卟啉酞菁類化合物的設(shè)計(jì)合成及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用    張?zhí)旎?/span>

可溶性含釕配合物和空穴傳輸基團(tuán)聚酰亞胺光伏材料的合成與表征    王艷榮

基于喹噁啉的星狀有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究    崔嬌嬌

含氮、氧、硫有機(jī)光伏材料的理論研究    于海華

苯并唑類聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)合成與性能研究    丁娉

噻吩—苯并噻二唑—芴類小分子及聚合物太陽(yáng)能電池給體材料的合成及其光伏性能研究    劉明

基于膠體晶體組裝制備抗反射及光伏材料    周佳真

三鍵為橋的吡咯并吡咯二酮類窄帶隙小分子的合成與光伏性質(zhì)研究    姜雪瑩

基于苯并噻二唑、吡咯并吡咯二酮的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究    倪美君

D-A-D型有機(jī)小分子光伏材料的合成與性質(zhì)    曾少航

“技”與“藝”的統(tǒng)一    劉飛

具有D-A結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物光伏材料的合成及在光伏領(lǐng)域中的應(yīng)用    李娜