基于S,N-杂并七环薄膜电池给体材料的合成及性能

发布时间：2017-08-18 02:24

  本文关键词：基于S,N-杂并七环薄膜电池给体材料的合成及性能

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【摘要】：太阳能作为一种安全、无污染的可再生能源,在解决当前世界能源枯竭和环境污染问题上具有重要的作用。太阳能电池是利用太阳能的有效方式之一,它可以将太阳能直接转化为电能。有机薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池,因其制备工艺简单、原材料形式多样、可大规模生产等优点受到广泛关注,但光电转化效率较低一直制约着薄膜电池的工业化发展。为了设计出高性能的有机小分子给体材料,常需要其具有稳定性良好、空穴迁移率高、与受体材料的能级匹配、光学吸收范围宽等特点。本论文设计合成了一系列以S,N-杂并七环为给电子单元、二氰基乙烯或氰基乙酸乙酯为吸电子单元的A-D-A型有机小分子给体材料ZY1-ZY3,并利用高分辨质谱、核磁共振氢谱和碳谱对其结构进行了表征。论文通过紫外-可见吸收光谱、荧光淬灭实验及循环伏安等一系列测试研究了ZY1-ZY3的光物理和电化学性质。结果表明分子ZY1-ZY3在400-700nm范围内有很强的光学吸收,理论计算结果和电化学性质均表明分子ZY1-ZY3的HOMO和LUMO能级水平可以与受体材料PCBM很好的匹配,适合应用在有机薄膜太阳能电池中。同时以ZY1-ZY3为给体,以PC61BM为受体,制备了溶液加工的体异质结太阳能电池,其中以ZY1为给体材料制备的光伏器件效率达1.09%。
【关键词】：体异质结太阳能电池 小分子 稳定性好 A-D-A型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-31
• 1.1 太阳能和太阳能电池8
• 1.2 太阳能电池的分类8-9
• 1.3 有机薄膜太阳能电池的结构、工作原理及制作方法9-11
• 1.3.1 有机薄膜太阳能电池的结构9-10
• 1.3.2 有机太阳能电池的工作原理10
• 1.3.3 有机太阳能电池的制作工艺10-11
• 1.4 有机太阳能电池的性能参数11-12
• 1.5 有机太阳能电池给体材料的设计原则和策略12-14
• 1.6 有机小分子薄膜太阳能电池的研究现状14-28
• 1.6.1 低聚噻吩类有机小分子给体材料14-19
• 1.6.2 含三苯胺单元的有机小分子给体材料19-21
• 1.6.3 并苯类的小分子给体材料21-22
• 1.6.4 DPP染料类的小分子给体材料22-24
• 1.6.5 其他类型的小分子给体材料24-27
• 1.6.6 小分子受体材料的发展27-28
• 1.7 选题背景与选题思路28-31
• 2 光敏染料的设计、合成与表征31-40
• 2.1 仪器与药品31-33
• 2.1.1 测试仪器31-32
• 2.1.2 实验药品32-33
• 2.2 有机小分子光电材料的合成与表征33-39
• 2.2.1 目标分子ZY1的合成与表征33-36
• 2.2.2 目标分子ZY2的合成与表征36-37
• 2.2.3 目标分子ZY3的合成与表征37-39
• 2.3 本章小结39-40
• 3 光物理、电化学性质研究40-50
• 3.1 光物理、电化学性质测试方法40-41
• 3.1.1 紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱测试方法40
• 3.1.2 电化学性质测试方法40-41
• 3.2 有机薄膜太阳能电池的组装与性能测试方法41
• 3.3 结果与讨论41-48
• 3.3.1 光物理性质41-45
• 3.3.2 电化学性质45-46
• 3.3.3 密度泛函理论计算46-47
• 3.3.4 器件测试47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 结论50-51
• 参考文献51-56
• 附录A 主要产物的核磁谱图56-65
• 附录B 名词缩写诠释65-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

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本文编号：692267