聚3-己基噻吩两亲性嵌段共聚物的合成及光伏性能研究

发布时间：2017-05-13 17:11

  本文关键词：聚3-己基噻吩两亲性嵌段共聚物的合成及光伏性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚合物太阳能电池具有质轻、柔性、低成本、制备工艺简单及可大面积制造等优点，最近研究热点主要是设计、合成新型共轭聚合物材料。在此基础上，通过优化光伏器件结构、改善光伏活性层薄膜形貌来改善光伏器件性能及寿命等。通过设计分子结构来调节聚合物材料的能带宽度、控制聚合物分子排列结构、调控光活性层的薄膜形貌及体异质结结构，在光伏领域中具有潜在的应用价值。 本论文的研究内容主要包括聚3-己基噻吩两亲性嵌段共聚物的合成及光伏性能的研究，阐明了聚3-己基噻吩嵌段共聚物调控光伏活性层薄膜形貌、微观相分离与改善光伏性能之间的关系。 首先，我们用活性锌法制备了高规整度、低分散度的聚3-己基噻吩(P3HT)(Mn=12338g/mol，PDI=1.18)，同时对聚乙二醇(PEO)端基进行修饰，在此基础上采用Heck反应制备了不同嵌段摩尔比的P3HT-b-PEO共聚物。 随后，我们研究了嵌段共聚物P3HT-b-PEO的光伏性能。研究结果表明嵌段共聚物中P3HT和PEO嵌段的摩尔比对光活性层的薄膜形貌、微观相分离结构及器件效率有着显著影响。在P3HT/PC61BM体系中，适当嵌段摩尔比的P3HT-b-PEO可分布在P3HT/PC61BM两相界面之间，形成三元三相体系。光活性层中加入两亲性嵌段共聚物P3HT-b-PEO，一方面利用其自组织行为调控光活性层P3HT/PC61BM的薄膜形貌和微观相分离；另一方面利用PEO链段的内在偶极调控P3HT/PC61BM界面的能带排布、促进激子分离和抑制载流子复合。P3HT/PC61BM二相共混体系中添加5wt%P3HT-b-PEO5000后，器件效率从3.4%提高到了3.9%。 综上所述，本论文设计合成了不同嵌段摩尔比的P3HT-b-PEO共聚物。通过调控P3HT-b-PEO共聚物的嵌段摩尔比，获得了优良的光伏活性层薄膜形貌和微观相分离结构，最终提高了光伏器件性能。
【关键词】：两亲性嵌段共聚物 聚合物太阳能电池 聚3-己基噻吩 聚乙二醇
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪言9-26
• 1.1 嵌段共聚物9-14
• 1.2 聚噻吩均聚物及其嵌段共聚物14-19
• 1.3 有机/聚合物太阳能电池19-24
• 1.4 本论文的研究内容、目的及意义24-26
• 2 聚 3-己基噻吩嵌段共聚物的合成26-43
• 2.1 前言26-30
• 2.2 实验部分30-41
• 2.3 本章小结41-43
• 3 聚 3-己基噻吩嵌段共聚物的光伏性能43-65
• 3.1 前言43-45
• 3.2 实验部分45-49
• 3.3 实验结果与讨论49-64
• 3.4 本章小结64-65
• 4 总结与展望65-67
• 4.1 总结65-66
• 4.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-79

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