石墨烯聚合物光伏材料的合成及新型陰極界面層材料在聚合物光伏器件中的應(yīng)用研究

【摘要】：近些年來，隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，能源危機(jī)與環(huán)境污染等嚴(yán)重威脅到人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題已不容忽視的擺在了當(dāng)今人類的面前。為探求未來發(fā)展的出路，人們開始將目光放到新型清潔無污染且可再生利用的能源上來，如風(fēng)能、潮汐能、太陽能以及各類生物能源等，其中太陽能因其成本低廉，儲(chǔ)量豐厚，利用簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注，吸引了國內(nèi)外的眾多研究工作者競相探索其應(yīng)用潛力。其中聚合物半導(dǎo)體太陽能電池憑借其制造成本低廉、加工工藝簡單、可大面積印刷成型、可柔性卷曲等多方面的優(yōu)點(diǎn)向傳統(tǒng)的硅太陽能電池發(fā)起了革命性的挑戰(zhàn)。但就目前階段來看，聚合物半導(dǎo)體太陽能電池還存在著光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)偏低和光伏電池穩(wěn)定性相對(duì)較弱兩方面的缺陷，嚴(yán)重了限制了其商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的腳步。設(shè)計(jì)合成高效穩(wěn)定的有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料以及探索新的光伏器件加工工藝以有限提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率是現(xiàn)階段聚合物半導(dǎo)體太陽能電池領(lǐng)域競爭最為激烈的兩個(gè)研究方向。 本論文工作包括兩方面的內(nèi)容：1.提出了一種以具有優(yōu)良載流子傳輸功能和高效光伏性能的石墨烯類單體——六苯并暈苯為基本構(gòu)筑單元，設(shè)計(jì)和合成聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)思想，并初步合成出可供后續(xù)聚合生成光伏聚合物的二溴代六苯并暈苯型石墨烯單體的合成路線，為后期進(jìn)一步合成光伏聚合物奠定了基礎(chǔ) 2.使用不同體系的光伏材料，制備了本體異質(zhì)結(jié)光伏器件，并使用一類基于聚芴類的新型的具有三維空間立體結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物陰極界面層材料修飾電池陰極，系統(tǒng)研究了這類材料對(duì)光伏器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這類有機(jī)聚合物陰極界面層材料應(yīng)用于不同光伏聚合物制備的電池中，均可有效的提高其能量轉(zhuǎn)換效率，其最大提升幅度達(dá)到78%，而且器件具有很好的穩(wěn)定性和可重復(fù)加工性，表明其應(yīng)用于光伏電池具有極大的潛力，為制備高性能的光伏器件提供了一種新的手段。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 有機(jī)聚合物半導(dǎo)體 石墨烯 聚合物陰極界面層材料
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 引言12-19
• 1.1.1 太陽能的基本介紹12-13
• 1.1.2 太陽能電池的定義與分類13-19
• 1.2 有機(jī)聚合物光伏電池的光伏機(jī)理19-27
• 1.2.1 有機(jī)聚合物的光生伏打效應(yīng)19-22
• 1.2.2 有機(jī)聚合物光伏電池的特性22-27
• 1.3 有機(jī)聚合物太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)27-31
• 1.4 有機(jī)聚合物太陽能電池的材料分析31-39
• 1.4.1 電極材料31-32
• 1.4.2 載流子傳輸材料(界面層材料)32-35
• 1.4.3 聚合物電子給體材料35-37
• 1.4.4 聚合物電子受體材料37-39
• 1.5 本課題的研究意義和創(chuàng)新點(diǎn)39-40
• 第二章 基于石墨烯單元的有機(jī)共軛聚合物光伏材料的合成與表征40-55
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備41-42
• 2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容42-50
• 2.4 結(jié)果討論與分析50-55
• 第三章 聚芴類新型陰極界面層聚合物材料在光伏器件中的應(yīng)用研究55-82
• 3.1 引言55-56
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備56-57
• 3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容57-61
• 3.4 結(jié)果討論與分析61-82
• 第四章 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 致謝86-87
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87-88
• 作者和導(dǎo)師簡介88-89
• 附錄89-90

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