聚合物太阳能电池活性材料的制备与表征

发布时间：2020-01-20 21:42

【摘要】：随着化石能源的日益消耗,自然环境在当今工业发展下不断被破坏,这些都成为影响国际社会经济发展的重要因素。太阳能作为一种高效环保的新能源在近几年得到人们的重视,其中有机太阳能电池的研发与利用成为近几年的热点。目前太阳能电池最重要的研发方向是提高光电转化效率、改善太阳能电池的稳定性、延长电池使用寿命。基于上述原因,本论文设计并合成了两种D-A型结构的噻吩-富勒烯体系化合物用作太阳能电池的新活性材料,希望其能提高电池的转换效率。本研究利用5,5-二羟甲基环戊[c]并噻吩与氯甲酰乙酸乙酯进行酯化反应,制备的中间体再与C60发生Bingel反应,得到两种新结构的D-A型C60-噻吩目标化合物:2-1和2-2,其结构完全被表征,并对它们的光电性质进行了分析。进一步对已合成的两个D-A型结构的噻吩-富勒烯体系化合物和已知的受体材料PCBM进行高斯量子化学理论计算。使用从头算算法,采用6-31(d)大基组对这三个化合物的前线轨道以及热力学性质进行计算,得到了优化后的分子结构,根据计算结果可知化合物2-2和化合物2-1的分子能级差均低于PCBM。并对化合物2-2的二聚体进行了计算,结果显示化合物2-2的二聚体能级差低于化合物2-2。因为化学方法对化合物2-2聚合效果不理想,进而我们尝试通过电化学方法,使化合物2-1、2-2在电极表面进行自身聚合,并且化合物2-2与已合成的修饰噻吩单体A聚合。通过观察伏安曲线氧化还原峰的迁移情况,以及反应过程中电流密度的变化情况,并结合理论计算结果进一步说明电化学反应的实验现象。结果表明:化合物2-2的自身聚合效果要好于2-1的自身聚合,而2-2与单体A聚合后的效果要好于其自身聚合。
【学位授予单位】：沈阳师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM914.4

【参考文献】

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本文编号：2571378