含Ullazine聚合物光伏材料和有机染料的性能及染料敏化太阳能电池光谱动力学的研究
发布时间：2020-05-10 20:09
【摘要】：当今,科技日新月异,经济不断飞速发展,人们对能源的需求越来越大,然而传统的化石能源储量十分有限,加之,环境问题也较为突出,因此人们不断尝试和发展新型可再生能源,而太阳能作为新能源的一种,以其无污染、储量高、成本低廉等优势,受到众多研究者地关注,其中有机太阳能电池质地轻、成本低、易于制成柔性器件,更是广受科学家地青睐。目前,本体异质结型聚合物太阳能电池(PSCs),最高光电转化效率已经达到了 14.9%,而染料敏化太阳能电池(DSSCs),其最高光电转化效率已经达到了 14.3%。但是,距离商业应用还有很长一段路程,因此需要研究者不断尝试和发现新型、易于调节、高效的光活性材料。本文设计并合成了聚合物电子给体材料和有机染料敏化电池材料,并从材料的热稳定性、光物理性能、电化学性能、光伏性能等方面进行了系统的研究。另外采用了超快光谱技术,从微观角度研究了染料敏化太阳能电池的光谱动力学,进一步阐明了染料敏化剂的光伏性能。本论文内容如下:1.设计并合成了以Ullizine为基元的二元共轭聚合物PB和三元共轭聚合物PT,利用凝胶渗透色谱和热重分析表征了聚合物的分子量和热稳定性,并研究了聚合物的光物理性能、电化学性能和光伏性能。基于共聚物PB和PT作为电子给体材料的聚合物太阳能电池器件,研究结果表明,二元共聚物PB由于具有较低的能级水平,从而获得较高开路电压,而侧链含Ullazine结构基元的三元共聚物PT具有更宽的吸收光谱和更高的空穴迁移率,从而获得了更高的短路电流和能量转换效率。2.从染料敏化剂XD2出发,虽其光电转换效率达到6%以上,但是其吸收光谱较窄,摩尔吸光系数较低,通过改变苯环引入噻吩作π桥,以增加染料的共轭,希望拓宽光谱及增加摩尔消光系数,以获取更高的光电转化效率,设计并合成了以三苯胺为染料给体,DPP为第一受体,氰基乙酸为第二受体,以噻吩双建作为π桥的D-π-A1-π-A2型的有机染料XD3,将其应用到DSSCs中,并对其光物理性能、电化学性能和光伏性能进行了全面的研究,发现XD3具有较高的摩尔吸光系数和更宽的光谱,在持续光照下效率能够稳定,最终获得4.49%的光电转化效率。3.为了更进一步揭示染料敏化剂XD2和XD3的π桥结构对其光伏性能的影响关系,利用飞秒光谱、纳秒光谱从微观角度研究了两者光谱动力学,两者无论是在THF溶液,还是接枝在氧化物薄膜上都表现出明显的斯托克位移,荧光淬灭效率达到了 90%以上,空穴注入效率也达到了 90%以上。
【图文】：
个竹Ｌ＾Ｊ逡逑来逡逑图ｉ．ｉ聚合物器件结构逡逑体材料逡逑基亚乙烯基（ＰＰＶ）衍生物类逡逑年代，ＰＰＶ材料首次被当作光电材料使用，此之后，Ｈｅｅｇｅｒ研宄团队报道了第一个以ＭＥＨ－ＰＰ材料，混合后直接用于活性层制成聚合物太阳能生物，ＭＤＭ０－ＰＰＶ也被开发出来，发现它具有３邋％以上％。然而这类聚合物带隙一般大于２邋ｅＶ，效率低。逡逑
（ＢＤＴ），，引达省并二噻吩（ＩＤＴ）等，而受体单元主要有苯并噻二唑（ＢＴ），二噻吩苯逡逑并噻二唑（ＤＴＢＴ），二噻吩基－二酮吡咯并吡咯（ＤＴＤＰＰ），噻吩并噻吩（ＴＴ），噻吩逡逑并吡咯酮（ＴＰＤ），异靛（ＩＩＤ）等，这些给受体单元总结如下图１．４（ａ，ｂ）。逡逑Ｒ逦４－逦Ｒ＾Ｒ逡逑▲邋Ｈ邋Ａ邋Ｍ邋＾＃＾q咤义贤迹保闯＜模辆酆衔锔澹ǎ幔┖褪芴宓ピǎ猓╁义掀渲校模校惺怯谢夥牧现形缱幽芰锨康牡ピ话阌校模校薪峁沟ュ义显牟牧希浣峋阅芑嵯喽越虾茫硗猓贤饪杉展馄滓蚕喽越峡恚虼隋义夏芰孔氏喽越细摺６眨欤欤幔椋睿迨且恢滞本哂懈⑹艿缱幽芰Φ慕峁够义瞎ィ停椋悖瑁幔澹戾澹牵颍樱簦澹煅绣惩哦影阉迷谌玖厦艋裟艿绯刂凶魑艋粒义喜⑷〉茫福埃ヒ陨系墓獾缱省Ｊ艽似舴ⅲ究翁庾榇蟮ǔ⑹裕状谓渥麇义衔宓ピ刖酆衔锾裟艿绯刂校⒂肭课缱拥ピ模校辛雍铣尚滦偷腻义希冲义
本文编号：2657830
【图文】：
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