新型含氮雜環(huán)聚合物的合成及其光伏性能研究

【摘要】：新型有機(jī)光伏電池發(fā)展十分迅速,可以預(yù)期的是,在今后的5到10年里它們將逐漸走向產(chǎn)業(yè)化,在光伏市場(chǎng)上扮演越來(lái)越重要的角色。聚合物太陽(yáng)能電池由于具有制備工藝簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低廉、容易制備大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注。本論文以制備出高效的太陽(yáng)能電池材料為目的,設(shè)計(jì)并且合成出了一種全新的咔唑類材料乙撐基咔唑(ECZ),該單體既具有較高的空穴遷移率,同時(shí)乙撐基也賦予了單體良好的溶解性。 通過(guò)Suzuki偶聯(lián)聚合反應(yīng),將ECZ和喹喔琳以及噻吩苯并噻二唑單體引入聚合主鏈結(jié)構(gòu),合成了兩種全新的含氮類雜環(huán)聚合物PECz-DTQ和PECz-DBT,當(dāng)PECz-DTQ:PCBM(PC_(70)BM)=1:4時(shí)得到的PCE效率最高達(dá)到了1.57%(3.99%),在活性層和陰極中加入一層PFN后器件的效率又有明顯的增加,最終達(dá)到了6.07%。聚合物PECz-DBT:PCBM(PC_(70)BM)=1:2時(shí)得到的效率最高0.40%(0.70%),同樣引入PFN層后得到的器件效率有進(jìn)一步提高,達(dá)到了1.32%(2.11%),我們并且通過(guò)測(cè)量器件的串聯(lián)電阻(Rs)來(lái)解釋PFN層在其中所起到的作用。 另外,這兩種新型的聚合物具有較好的吸收光譜,長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收峰位于540nm左右,吸收邊位于730nm左右,說(shuō)明了該類材料具有較窄的光學(xué)帶隙,并且提高了該類聚合物的吸收光譜與太陽(yáng)光發(fā)射光譜的匹配性。 【關(guān)鍵詞】：乙撐基咔唑 噻吩衍生物 共軛聚合物 光伏性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：O631.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 聚合物太陽(yáng)能電池的基本概況10-14
• 1.1.1 聚合物太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程10-11
• 1.1.2 聚合物太陽(yáng)能電池常見(jiàn)的四種結(jié)構(gòu)11
• 1.1.3 聚合物太陽(yáng)能電池的工作原理11-14
• 1.2 常用于太陽(yáng)能電池的聚合物材料14-18
• 1.2.1 聚對(duì)苯乙炔(PPV)及其衍生物14-15
• 1.2.2 聚噻吩（PT）類衍生物15-16
• 1.2.3 氮雜芳環(huán)結(jié)構(gòu)16-18
• 1.3 主要聚合方法18-23
• 1.3.1 FeC1_3 催化縮合反應(yīng)18-19
• 1.3.2 Pd 催化縮合反應(yīng)19-21
• 1.3.3 Ni 催化縮合反應(yīng)(Yamamoto 偶合反應(yīng))21-22
• 1.3.4 Wittig 反應(yīng)22-23
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新性23-25
• 1.4.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容23
• 1.4.2 本論文的創(chuàng)新之處23-25
• 第二章 4,5-乙撐基-N-（1-辛基-壬基）咔唑-alt-5,8-二（噻吩-2 基）-2,3-二（4-（辛氧基）苯基）喹喔啉交替共聚物的合成及光伏性能25-46
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-34
• 2.2.1 原料與試劑25-27
• 2.2.2 表征設(shè)備及儀器27
• 2.2.3 單體的合成27-32
• 2.2.4 聚合物PECz-DTQ 的合成32-33
• 2.2.5 光伏器件的制備33-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-44
• 2.3.1 單體的合成34-38
• 2.3.2 聚合物的合成及表征38-39
• 2.3.3 吸收和熒光發(fā)射光譜39-40
• 2.3.4 電化學(xué)性能40-41
• 2.3.5 光伏器件性能41-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 4,5-乙撐基-N-（1-辛基-壬基）咔唑-alt-4,7-二噻吩-[2,1,3]苯并噻二唑交替共聚物的合成及光伏性能46-59
• 3.1 引言46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-52
• 3.2.1 原料與試劑46-47
• 3.2.2 表征設(shè)備及儀器47-48
• 3.2.3 單體的合成48-49
• 3.2.4 聚合物PECz-DBT 的合成49-51
• 3.2.5 光伏器件的制備51-52
• 3.3 結(jié)果與討論52-57
• 3.3.1 單體的合成52
• 3.3.2 聚合物的合成及表征52-53
• 3.3.3 吸收和熒光發(fā)射光譜53-54
• 3.3.4 電化學(xué)性能54
• 3.3.5 光伏器件性能54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果67-68
• 致謝68-69
• 附件69

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