噻唑類、苯并三唑類共聚物及三苯胺類小分子的合成與光伏性能研究

【摘要】：本論文圍繞共軛聚合物和有機(jī)小分子光伏材料的設(shè)計(jì)、合成及其在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用,開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作： (1)通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了兩種新的以苯并二噻吩為給體單元,分別以聯(lián)二噻唑、并二噻唑?yàn)槭荏w單元的D-A共軛聚合物,P1和P2。并對(duì)其熱穩(wěn)定性,光學(xué)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。同時(shí),分別以P1和P2為電子給體、PC71BM為電子受體(質(zhì)量比為1：2)共混制備了本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池器件,基于P1和P2的光伏器件外量子效率(EQE)最高值達(dá)到了45%。在AM1.5(100mW/cm2)模擬太陽(yáng)光照下,以P2和PC71BM(質(zhì)量比為1：2)共混制備的光伏器件初步結(jié)果為：能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了2.6%,開(kāi)路電壓為0.77V,短路電流為6.68mA/cm2,填充因子為0.51。 (2)合成了三種分別以苯并二噻吩,二噻吩并吡咯和咔唑?yàn)榻o體單元,以苯并三氮唑?yàn)槭荏w單元的D-A共聚物(PBDT-DTBTz, PDTP-DTBTz和PC-DTBTz),并應(yīng)用于聚合物太陽(yáng)能電池中的給體材料。改變不同的給體單元,可以調(diào)節(jié)其帶隙和HOMO能級(jí)。PC-DTBTz具有最低的HOMO能級(jí),從而基于PC-DTBTz的光伏器件獲得了最高的開(kāi)路電壓(0.73V)。在AM1.5(100mW/cm2)模擬太陽(yáng)光照下,基于PBDT-DTBTz, PDTP-DTBTz和PC-DTBTz的光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率分別為1.55%,0.34%和1.33%。 (3)通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了一種新的以三苯胺為給體單元,以異靛為受體單元的D-A-D結(jié)構(gòu)有機(jī)小分子M1。其具有寬的吸收(300-700nm),較低的HOMO能級(jí)(-5.30eV)和帶隙(1.69eV),較高的空穴遷移率(2.49x104cm2/Vs)?；贛1:PC61BM(1:3,w/w)的可溶液加工小分子本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了0.84%,相應(yīng)的開(kāi)路電壓為0.78V。 【關(guān)鍵詞】：共軛聚合物 有機(jī)小分子 有機(jī)太陽(yáng)能電池 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】：2012
【分類號(hào)】：O631.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-31
• 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)能電池的結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響因素10-13
• 1.3 有機(jī)光伏材料13-29
• 1.3.1 共軛聚合物給體材料13-24
• 1.3.2 可溶液加工的有機(jī)小分子給體材料24-29
• 1.4 本論文的設(shè)計(jì)思想與研究?jī)?nèi)容29-31
• 第二章 基于苯并二噻吩和噻唑共聚物的合成及光伏性能研究31-46
• 2.1 前言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-38
• 2.2.1 試劑與規(guī)格32-33
• 2.2.2 儀器與測(cè)試方法33-35
• 2.2.3. 單體和聚合物的合成35-38
• 2.3 結(jié)果與討論38-45
• 2.3.1 合成與表征38
• 2.3.2 熱穩(wěn)定性38-39
• 2.3.3 光學(xué)性能39-40
• 2.3.4 電化學(xué)性能40-41
• 2.3.5 空穴遷移率41-42
• 2.3.6 光伏性能42-43
• 2.3.7 形貌43-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第三章 基于苯并三氮唑共聚物的合成及光伏性能研究46-57
• 3.1 前言46-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分47-50
• 3.2.1 試劑與規(guī)格47
• 3.2.2 儀器與測(cè)試方法47-48
• 3.2.3. 單體和聚合物的合成48-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-56
• 3.3.1 合成與表征50
• 3.3.2 熱穩(wěn)定性50-51
• 3.3.3 光學(xué)性能51-52
• 3.3.4 電化學(xué)性能52
• 3.3.5 空穴遷移率52-53
• 3.3.6 光伏性能53-55
• 3.3.7 形貌55-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 含三苯胺單元的D-A-D結(jié)構(gòu)小分子的合成及光伏性能研究57-67
• 4.1 前言57-58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-60
• 4.2.1 試劑與規(guī)格58
• 4.2.2 儀器與測(cè)試方法58
• 4.2.3 材料的合成58-60
• 4.3 結(jié)果與討論60-66
• 4.3.1 合成與表征60-61
• 4.3.3 光學(xué)性能61
• 4.3.4 電化學(xué)性能61-62
• 4.3.5 空穴遷移率62-63
• 4.3.6 光伏性能63-64
• 4.3.7 形貌64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果82

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