苯并硒二唑類有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究

【摘要】：摘要：本論文主要是設(shè)計(jì)合成了一系列共軛聚合物和有機(jī)小分子,并且分別以它們?yōu)榛钚詫硬牧?制備了有機(jī)太陽(yáng)能電池,并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行了表征,具體內(nèi)容包括： (1)通過(guò)Stille或Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)第一次合成了一系列基于5,6-二(十二烷氧基)-2,1,3-苯并硒二唑的共軛聚合物(PBDT-DTBSe, PC-DTBSe和PF-DTBSe),合成的共聚物在常用的有機(jī)溶劑,例如：氯仿,四氫呋喃和氯苯中都顯示出了很好的溶解性能和成膜性能。用GPC來(lái)測(cè)量了它們的分子量,且用TGA研究了其熱穩(wěn)定性能。所有的共聚物都具有寬的吸收范圍(350～700nn1),初步的結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PC-DTBSe:PC61BM (1:2, w/w)/Ca/Al的器件表現(xiàn)出最好的光伏性能,在AM1.5G,100mW/cm2光照下,其中PCE為1.35%,Voc為0.87V, Jsc為3.84m A/cm2,FF為40.4%。 (2)分別以苯并二噻吩(BDT)和苯并二呋喃(BDF)作為電子給體,4,7-二噻吩-5,6-二二(正辛氧基)-2,1,3-苯并硒二唑(DTBSe)作為電子受體單元,通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了兩個(gè)新的共聚物PBDTDTBSe和PBDFDTBSe。兩個(gè)共聚物在常用的溶劑中都顯示出了很好的溶解性能和成膜性能,具有寬的吸收范圍(350～700nm),窄的帶隙(約1.60eV),和高的空穴遷移率(1.22×10-2cm2/(V.s))?；赑BDFDTBSe和PC71BM(1:1,w/w)的器件顯示出了最好的光伏性能,在AM1.5G,100mW/cm2光照下,其中PCE為3.28%,Voc為0.71V,Jsc為10.37mA/cm2,FF為44.6%。 (3)設(shè)計(jì)和合成了一個(gè)以三苯胺(TPA)為電子給體,4,7-二噻吩-5,6-二(正辛氧基)-2,1,3-苯并硒二唑(DTBSe)為電子受體的基于TPA的星型小分子(M1),對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究,其在常用的有機(jī)溶劑中顯示出了很好的溶解性能,寬的吸收(300～700nm),和窄的光學(xué)帶隙(1.98eV)。同時(shí),我們測(cè)量了在AM1.5G,100mW/cm2光照下,基于M1和PC61BM或PC71BM的光伏器件在不同質(zhì)量比下的性能,其中,基于M1和PC71BM(1:2,w/w)的器件展現(xiàn)出了最好的性能,PCE為1.54%,Voc為0.91V,Jsc為4.54mA/cm2,FF為37.2%。 【關(guān)鍵詞】：苯并硒二唑 有機(jī)太陽(yáng)能電池 有機(jī)小分子 光伏性能
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：O626
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-27
• 1.1 引言9
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介9-13
• 1.2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的器件結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理11-12
• 1.2.3 太陽(yáng)能電池的表征參數(shù)12-13
• 1.3 有機(jī)光伏材料13-26
• 1.3.1 共軛聚合物光伏材料13-22
• 1.3.2 可溶解加工的有機(jī)小分子光伏材料22-26
• 1.4 本論文的設(shè)計(jì)思想與研究?jī)?nèi)容26-27
• 2 基于5,6-二(十四烷氧基)-2,1,3-苯并硒二唑聚合物的合成及其光伏應(yīng)用27-41
• 2.1 前言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-33
• 2.2.1 試劑與儀器28-29
• 2.2.2 單體和聚合物的合成29-31
• 2.2.3 測(cè)試方法31-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-40
• 2.3.1 單體和聚合物的合成與表征33
• 2.3.2 熱穩(wěn)定性33-34
• 2.3.3 光學(xué)性能34-36
• 2.3.4 電化學(xué)性能36
• 2.3.5 空穴遷移率36-37
• 2.3.6 光伏性能37-39
• 2.3.7 形貌39-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 基于5,6-二(正辛氧基)-2,1,3-苯并硒二唑聚合物的合成、表征及其光伏應(yīng)用41-53
• 3.1 前言41-42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-45
• 3.2.1 試劑與儀器42-43
• 3.2.2 單體和聚合物的合成43-45
• 3.2.3 測(cè)試方法45
• 3.3 結(jié)果與討論45-52
• 3.3.1 單體和聚合物的合成與表征45
• 3.3.2 熱穩(wěn)定性45-46
• 3.3.3 光學(xué)性能46-48
• 3.3.4 電化學(xué)性能48
• 3.3.5 空穴遷移率48-49
• 3.3.6 光伏性能49-51
• 3.3.7 形貌51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 4 基于2,1,3-苯并硒二唑的星形小分子的合成及其光伏性能研究53-62
• 4.1 前言53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-56
• 4.2.1 試劑與儀器54-55
• 4.2.2 單體的合成55-56
• 4.2.3 測(cè)試方法56
• 4.3 結(jié)果與討論56-61
• 4.3.1 單體的合成與結(jié)構(gòu)表征56-57
• 4.3.2 熱穩(wěn)定性57
• 4.3.3 光學(xué)性能57-58
• 4.3.4 電化學(xué)性能58-59
• 4.3.5 光伏性能59-61
• 4.3.6 形貌61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果75-77
• 致謝77

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