苯并呋喃共轭聚合物的合成及其光伏性能研究
发布时间：2024-02-27 17:19
有机聚合物太阳能电池由于质量轻、价格低廉、柔韧性好、可通过旋涂、丝网印刷或喷墨打印实现卷对卷大面积制备器件等优点,被认为是未来最有希望大规模应用的第三代太阳能电池。目前,有机聚合物太阳能电池中大部分给体材料是苯并噻吩基聚合物。但是作为最初原料的噻吩储量少、工业制备能耗大、易产生污染。上述缺点限制了苯并噻吩基聚合物的大规模制备。呋喃作为噻吩同族物质,来源广泛、制备工艺成熟、无污染。最重要的是相同结构的苯并呋喃基聚合物表现出与苯并噻吩基聚合物相近甚至更高的光伏性能。然而不管从聚合物数量还是电池最高效率方面统计,苯并呋喃基聚合物都落后于苯并噻吩基聚合物。为了丰富苯并呋喃基聚合物体系,本论文通过对聚合物主链和侧链改性,制备了系列新型D-A型苯并呋喃基聚合物,并对制备的系列苯并呋喃基聚合物的热学性质、分子构型、光学性质、电化学性质、分子堆积行为及光伏性能进行了系统探究。主要工作分为以下几部分:分别以噻吩[2,3-f]苯并呋喃(TBF)和苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)作给体单元,噻吩并吡咯烷酮(TPD)作受体单元,制备了聚合物PTBFTPD和PBDTTPD。系统地研究了呋喃引入聚...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 有机聚合物太阳能电池发展历程
1.2 有机聚合物太阳能电池结构与工作原理
1.2.1 有机聚合物太阳能电池结构
1.2.2 有机聚合物太阳能电池工作原理
1.2.3 有机聚合物太阳能电池性能表征
1.3 有机聚合物太阳能电池给受体材料研究进展
1.3.1 有机聚合物太阳能电池给受体材料设计准则
1.3.2 有机聚合物太阳能电池给体材料
1.3.3 有机聚合物太阳能电池受体材料
1.4 论文研究的目的意义及主要内容
1.4.1 本论文的目的和意义
1.4.2 本论文主要内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验试剂及设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 主要测试及表征
2.2.1 聚合物材料性质表征
2.2.2 有机聚合物太阳能电池制备及表征
第3章 噻吩苯并呋喃-噻吩并吡咯烷酮聚合物的合成及其光伏性能研究
3.1 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
3.1.1 给体单元TBF-T的合成
3.1.2 给体单元BDT-T的合成
3.1.3 受体单元TPD-Br的合成
3.1.4 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
3.1.5 给体单元及聚合物的合成机理
3.2 PTBFTPD和PBDTTPD的性质研究
3.2.1 PTBFTPD和PBDTTPD热学性质
3.2.2 PTBFTPD和PBDTTPD密度泛函理论计算
3.2.3 PTBFTPD和PBDTTPD光学性质
3.2.4 PTBFTPD和PBDTTPD电化学性质
3.2.5 PTBFTPD和PBDTTPD分子堆积行为
3.3 PTBFTPD和PBDTTPD光伏性能
3.4 活性层形貌性质
3.5 本章小结
第4章 噻吩苯并呋喃-双氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
4.1 PTBFBz的合成
4.1.1 受体单元fBz-Br的合成
4.1.2 PTBFBz的合成
4.1.3 受体单元及聚合物的合成机理
4.2 PTBFBz的性质研究
4.2.1 PTBFBz密度泛函理论计算
4.2.2 PTBFBz热学性质
4.2.3 PTBFBz光物理性质
4.2.4 PTBFBz电化学性质
4.2.5 D/A界面激子解离行为
4.2.6 PTBFBz分子堆积行为
4.3 PTBFBz光伏性能
4.4 活性层形貌性质
4.5 本章小结
第5章 苯并二呋喃-双氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
5.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
5.1.1 给体单元BDFF-T的合成
5.1.2 给体单元BDFT-T的合成
5.1.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
5.1.4 给体单元及聚合物的合成机理
5.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的性质研究
5.2.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz密度泛函理论计算
5.2.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz热学性质
5.2.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光学性质
5.2.4 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz电化学性质
5.2.5 D/A界面激子解离行为
5.2.6 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz分子堆积行为
5.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光伏性能
5.4 活性层性质研究
5.4.1 活性层形貌研究
5.4.2 空穴迁移率表征
5.4.3 活性层分子空间取向性质
5.5 本章小结
第6章 含硫侧链苯并二呋喃-苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
6.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
6.1.1 给体单元BDF-S-T的合成
6.1.2 受体单元Bz-Br的合成
6.1.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
6.1.4 受体单元及聚合物的合成机理
6.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的性质研究
6.2.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz密度泛函理论计算
6.2.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz热学性质
6.2.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光学性质
6.2.4 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz电化学性质
6.2.5 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz分子堆积行为
6.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光伏性能
6.4 活性层性质研究
6.4.1 活性层形貌研究
6.4.2 空穴迁移率表征
6.4.3 活性层分子空间取向性质
6.5 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简介
本文编号：3912717
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 有机聚合物太阳能电池发展历程
1.2 有机聚合物太阳能电池结构与工作原理
1.2.1 有机聚合物太阳能电池结构
1.2.2 有机聚合物太阳能电池工作原理
1.2.3 有机聚合物太阳能电池性能表征
1.3 有机聚合物太阳能电池给受体材料研究进展
1.3.1 有机聚合物太阳能电池给受体材料设计准则
1.3.2 有机聚合物太阳能电池给体材料
1.3.3 有机聚合物太阳能电池受体材料
1.4 论文研究的目的意义及主要内容
1.4.1 本论文的目的和意义
1.4.2 本论文主要内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验试剂及设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 主要测试及表征
2.2.1 聚合物材料性质表征
2.2.2 有机聚合物太阳能电池制备及表征
第3章 噻吩苯并呋喃-噻吩并吡咯烷酮聚合物的合成及其光伏性能研究
3.1 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
3.1.1 给体单元TBF-T的合成
3.1.2 给体单元BDT-T的合成
3.1.3 受体单元TPD-Br的合成
3.1.4 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
3.1.5 给体单元及聚合物的合成机理
3.2 PTBFTPD和PBDTTPD的性质研究
3.2.1 PTBFTPD和PBDTTPD热学性质
3.2.2 PTBFTPD和PBDTTPD密度泛函理论计算
3.2.3 PTBFTPD和PBDTTPD光学性质
3.2.4 PTBFTPD和PBDTTPD电化学性质
3.2.5 PTBFTPD和PBDTTPD分子堆积行为
3.3 PTBFTPD和PBDTTPD光伏性能
3.4 活性层形貌性质
3.5 本章小结
第4章 噻吩苯并呋喃-双氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
4.1 PTBFBz的合成
4.1.1 受体单元fBz-Br的合成
4.1.2 PTBFBz的合成
4.1.3 受体单元及聚合物的合成机理
4.2 PTBFBz的性质研究
4.2.1 PTBFBz密度泛函理论计算
4.2.2 PTBFBz热学性质
4.2.3 PTBFBz光物理性质
4.2.4 PTBFBz电化学性质
4.2.5 D/A界面激子解离行为
4.2.6 PTBFBz分子堆积行为
4.3 PTBFBz光伏性能
4.4 活性层形貌性质
4.5 本章小结
第5章 苯并二呋喃-双氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
5.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
5.1.1 给体单元BDFF-T的合成
5.1.2 给体单元BDFT-T的合成
5.1.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
5.1.4 给体单元及聚合物的合成机理
5.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的性质研究
5.2.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz密度泛函理论计算
5.2.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz热学性质
5.2.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光学性质
5.2.4 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz电化学性质
5.2.5 D/A界面激子解离行为
5.2.6 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz分子堆积行为
5.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光伏性能
5.4 活性层性质研究
5.4.1 活性层形貌研究
5.4.2 空穴迁移率表征
5.4.3 活性层分子空间取向性质
5.5 本章小结
第6章 含硫侧链苯并二呋喃-苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
6.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
6.1.1 给体单元BDF-S-T的合成
6.1.2 受体单元Bz-Br的合成
6.1.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
6.1.4 受体单元及聚合物的合成机理
6.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的性质研究
6.2.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz密度泛函理论计算
6.2.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz热学性质
6.2.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光学性质
6.2.4 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz电化学性质
6.2.5 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz分子堆积行为
6.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光伏性能
6.4 活性层性质研究
6.4.1 活性层形貌研究
6.4.2 空穴迁移率表征
6.4.3 活性层分子空间取向性质
6.5 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
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