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聚合物太阳能电池的新型给体光伏材料和阴极界面材料研究

发布时间:2023-03-12 18:24
  聚合物太阳能电池由于具有质量轻,成本低,制备工艺简单,可制备柔性器件等优点,近年来受到了研究者们的广泛关注。开发新型光伏材料包括给体和受体光伏材料是提高聚合物太阳能电池能量转换效率的有效手段之一。其中,给体-受体(D-A)交替共聚物给体材料由于具有可调的能级和带隙,成为发展新型聚合物电池给体材料的研究热点。此外,随着近几年窄带隙非富勒烯受体材料在聚合物太阳能电池器件能量转换效率上取得的一系列突破,开发出与之吸收光谱互补的宽带隙共聚物给体材料是实现高效非富勒烯聚合物太阳能电池的有效方法。另一方面,通过在活性层中添加包括富勒烯衍生物在内的第三组分制备三元聚合物太阳能电池,其器件性能相比于普通的二元电池展现出独特的优势。本论文以开发用于聚合物太阳能电池的新型给体材料和阴极界面材料为出发点,设计并合成了几种基于新型内酰胺单元的聚合物给体材料以及咪唑修饰的富勒烯衍生物界面材料,主要开展了以下三个方面的工作:(1)多环芳香内酰胺单元具有强的吸电子能力和良好的平面结构,是构筑高性能D-A共聚物给体材料理想的电子受体单元。我们设计了一种杂化结构的内酰胺受体单元噻吩并[3,2-c]异喹啉-5(4H)-酮...

【文章页数】:134 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚合物太阳能电池简介
        1.2.1 聚合物太阳能电池结构
        1.2.2 聚合物太阳能电池工作机理
        1.2.3 聚合物太阳能电池性能参数
    1.3 聚合物太阳能电池给体光伏材料
        1.3.1 对苯撑乙烯和噻吩类给体材料
        1.3.2 苯并二噻吩和噻吩并噻吩类给体材料
        1.3.3 苯并二噻吩二酮类给体材料
        1.3.4 苯并噻二唑类给体材料
        1.3.5 苯并三唑类给体材料
        1.3.6 内酰胺类给体材料
    1.4 聚合物太阳能电池受体光伏材料
        1.4.1 富勒烯受体材料
        1.4.2 苝酰亚胺(PDI)型受体材料
        1.4.3 A-D-A型小分子受体材料
    1.5 聚合物太阳能电池界面材料
        1.5.1 阳极界面材料
        1.5.2 阴极界面材料
    1.6 本论文的研究思路和主要内容
    参考文献
第二章 基于新型内酰胺受体单元TIQ的D-A共聚物给体材料的合成及其在高效厚膜聚合物太阳能电池中的应用
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 合成部分
        2.2.3 器件制备
        2.2.4 测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的合成与结构表征
        2.3.2 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的热稳定性
        2.3.3 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT白的吸收光谱
        2.3.4 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的电化学特性
        2.3.5 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的光伏性能
        2.3.6 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的共混膜形貌
        2.3.7 聚合物PDTP4TFBT,PTIQ4TFBT和PPN4TFBT的载流子迁移率
        2.3.8 厚膜器件
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 基于内酰胺受体单元DTP的宽带隙共聚物给体材料的合成及其在高效非富勒烯聚合物太阳能电池中的应用
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 合成部分
        3.2.3 器件制备
        3.2.4 测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 聚合物PBD和PBD2T的合成与结构表征
        3.3.2 聚合物PBD和PBD2T的热稳定性
        3.3.3 聚合物PBD和PBD2T的吸收光谱
        3.3.4 聚合物PBD和PBD2T的电化学特性
        3.3.5 聚合物PBD和PBD2T的光伏性能
        3.3.6 聚合物PBD和PBD2T的共混膜形貌
        3.3.7 聚合物PBD和PBD2T的载流子迁移率
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 咪唑功能化的富勒烯衍生物的合成及作为自组装阴极界面层应用于反型三元聚合物太阳能电池
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 合成部分
        4.2.3 器件制备
        4.2.4 测试与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 C60-IMZ的合成与结构表征
        4.3.2 C60-IMZ的电化学特性
        4.3.3 C60-IMZ的热稳定性
        4.3.4 C60-IMZ作为自组装阴极界面层的器件性能
        4.3.5 C60-IMZ对活性层形貌的影响
        4.3.6 C60-IMZ作为自组装阴极界面层对器件的影响机理
        4.3.7 C60-IMZ掺杂器件的稳定性
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
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本文编号:3761723

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