含硅侧链聚合物给体及基于四苯乙烯半导体小分子的设计分别应用于有机/钙钛矿太阳能电池
发布时间：2021-04-24 17:15
太阳能电池由于可以将光能转化成电能,从而实现绿色、可持续发展,因而越来越受到人民的关注。其中基于非富勒受体的有机太阳能电池近年来取得突飞猛进的发展,除了新型非富勒烯受体的开发对器件效率取了关键性的作用以外,聚合物给体的设计合成同样有着举足轻重的作用。目前,普遍使用的非富勒烯受体在分子结构、基本光电特性以及聚集特性等方面与富勒烯受体具有较大差异,因此非富勒烯受体对聚合物给体材料的性能有了新的要求。本论文主要基于对太阳能电池中半导体材料结构与性能之间关系的理解,围绕改善聚合物给体的能级和结构,优化活性层形貌,提高太阳能电池的吸收范围和使用寿命展开了系统研究,并应用于高效的有机太阳能电池和稳定的钙钛矿太阳能电池,主要内容包括以下部分:首先,设计并合成了含硅烷基侧链的聚合物给体PBDS-T。因为其存在σ*（Si）-π*（C）键相互作用,因此含硅烷基侧链的聚合物PBDS-T 比结构类似的不含硅烷基侧链聚合物给体PBDB-T具有更低的能级和更高的结晶度。正是由于PBDS-T的高结晶性以及PBDS-T与非富勒烯给体ITIC共混能够形成良好相形貌,使激子的解离能较低,导致在较小的驱动力下就可实现有效的...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能电池简介
1.2.1 有机太阳能电池简介
1.2.2 钙钛矿太阳能电池简介
1.3 有机太阳能电池中降低聚合物给体材料能级的方法与研究进展
1.3.1 通过引入强吸电子的官能团优化聚合物给体的能级性及器件性能
1.3.2 侧链的优化对聚合物给体的能级性及器件性能
1.4 有机太阳能电池给体材料的设计思路及目前面临的问题
1.4.1 有机太阳能电池中活性层光谱匹配原则
1.4.2 给体材料及受体材料的能级匹配
1.4.3 非富勒烯太阳能电池对聚合物电子给体材料聚集特性的要求
1.4.4 非富勒烯太阳能电池中聚合物给体对受体的选择要求
1.4.5 有机太阳能电池目前面临的问题
1.5 本论文的研究内容和创新性
第2章 高结晶性的硅烷基链聚合物给体诱导小驱动力得到效率超过11%的高性能太阳能电池
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验所需试剂及要求
2.2.2 实验仪器及相关测试表征方法
2.2.3 给体材料的合成
2.3 结果与讨论
2.3.1 光学性质
2.3.2 电化学性质
2.3.3 光伏器件性能
2.3.4 电荷传输性质
2.3.5 微观形貌表征
loss的计算"> 2.3.6 Eloss的计算
2.3.7 激子解离与电荷传输
2.4 本章小结
第3章 通过合理选择给体和受体提高硅烷基链聚合物给体的器件效率
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 原料及试剂
3.2.2 实验仪器及表征手段
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与光电性能
3.3.2 光伏器件性能
3.3.3 电荷传输性质
3.3.4 光强依赖性
3.3.5 掠入射广角X射线衍射表征
3.3.6 形貌表征
3.3.7 垂直相分离
3.4 本章小结
第4章 具有3D结构的吡咯并吡咯烷酮应用于钙钛矿太阳能电池
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 原料及试剂
4.2.2 实验仪器及表征手段
4.2.3 产物的合成路线
4.3 结果与讨论
4.3.1 小分子溶解度
4的器件制备工艺"> 4.3.2 基于TPE-DPP4的器件制备工艺
4.3.3 钙钛矿薄膜形貌的研究
4.3.4 钙钛矿薄膜结晶性及其光电性能的研究
4的引入对器件性能的影响"> 4.3.5 TPE-DPP4的引入对器件性能的影响
4.4 本章小结
第5章 通过空穴传输层的AIE效应提高钙钛矿型太阳能电池的效率和稳定性
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验所需试剂及要求
5.2.2 实验仪器及表征手段
5.3 结果与讨论
5.3.1 合成与表征
5.3.2 电化学性质
5.3.3 光学性质
5.3.4 光伏器件性能
5.3.5 电荷传输性质
5.3.6 器件稳定性测试
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[2]Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Additives to Optimize Morphology for Polymer Solar Cells[J]. Xun-fan Liao,Jing Wang,Shuang-ying Chen,谌烈,Yi-wang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(04)
本文编号：3157752
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能电池简介
1.2.1 有机太阳能电池简介
1.2.2 钙钛矿太阳能电池简介
1.3 有机太阳能电池中降低聚合物给体材料能级的方法与研究进展
1.3.1 通过引入强吸电子的官能团优化聚合物给体的能级性及器件性能
1.3.2 侧链的优化对聚合物给体的能级性及器件性能
1.4 有机太阳能电池给体材料的设计思路及目前面临的问题
1.4.1 有机太阳能电池中活性层光谱匹配原则
1.4.2 给体材料及受体材料的能级匹配
1.4.3 非富勒烯太阳能电池对聚合物电子给体材料聚集特性的要求
1.4.4 非富勒烯太阳能电池中聚合物给体对受体的选择要求
1.4.5 有机太阳能电池目前面临的问题
1.5 本论文的研究内容和创新性
第2章 高结晶性的硅烷基链聚合物给体诱导小驱动力得到效率超过11%的高性能太阳能电池
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验所需试剂及要求
2.2.2 实验仪器及相关测试表征方法
2.2.3 给体材料的合成
2.3 结果与讨论
2.3.1 光学性质
2.3.2 电化学性质
2.3.3 光伏器件性能
2.3.4 电荷传输性质
2.3.5 微观形貌表征
loss的计算"> 2.3.6 Eloss的计算
2.3.7 激子解离与电荷传输
2.4 本章小结
第3章 通过合理选择给体和受体提高硅烷基链聚合物给体的器件效率
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 原料及试剂
3.2.2 实验仪器及表征手段
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与光电性能
3.3.2 光伏器件性能
3.3.3 电荷传输性质
3.3.4 光强依赖性
3.3.5 掠入射广角X射线衍射表征
3.3.6 形貌表征
3.3.7 垂直相分离
3.4 本章小结
第4章 具有3D结构的吡咯并吡咯烷酮应用于钙钛矿太阳能电池
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 原料及试剂
4.2.2 实验仪器及表征手段
4.2.3 产物的合成路线
4.3 结果与讨论
4.3.1 小分子溶解度
4的器件制备工艺"> 4.3.2 基于TPE-DPP4的器件制备工艺
4.3.3 钙钛矿薄膜形貌的研究
4.3.4 钙钛矿薄膜结晶性及其光电性能的研究
4的引入对器件性能的影响"> 4.3.5 TPE-DPP4的引入对器件性能的影响
4.4 本章小结
第5章 通过空穴传输层的AIE效应提高钙钛矿型太阳能电池的效率和稳定性
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验所需试剂及要求
5.2.2 实验仪器及表征手段
5.3 结果与讨论
5.3.1 合成与表征
5.3.2 电化学性质
5.3.3 光学性质
5.3.4 光伏器件性能
5.3.5 电荷传输性质
5.3.6 器件稳定性测试
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[2]Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Additives to Optimize Morphology for Polymer Solar Cells[J]. Xun-fan Liao,Jing Wang,Shuang-ying Chen,谌烈,Yi-wang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(04)
本文编号：3157752
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