苯并二噻吩聚合物太阳能电池材料的研究

发布时间：2017-09-30 05:10

  本文关键词：苯并二噻吩聚合物太阳能电池材料的研究

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【摘要】：随着人类对太阳能的利用,对太阳能电池的研究也更加深入。与目前仍在大面积使用的单晶硅,多晶硅太阳能电池相比,有机聚合物太阳能电池(PSCs)拥有着生产成本低,制作工艺简单,可制备柔性器件等优点,近些年得到了大家的广泛关注。目前以电子供体单元(D)和电子受体单元(A)交替共聚而成的聚合物成为研究的重点,苯并二噻吩拥有着平面的共轭结构和容易修饰等优点,使基于它的聚合物是目前最好的之一。目前已证实用烷硫基链修饰的苯并二噻吩(S-BDT)有着较好效果,而S-BDT由于合成较为困难,目前研究不多。而本文对合成方法的改进,简易得到S-BDT供体单元。同时设计合成二维的烷硫基链修饰的苯并二噻吩(S-T-BDT),并以上述的为电子供体单元与三个电子受体单元噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(DTBTQx),苯并二恶唑(DTBO)和1,4-吡咯并吡咯二酮(DPP)通过Still反应聚合得到六个新的聚合物P1, P2, P3, P4, P5和P6。本论文对材料的各项性能进行了表征,并进行了器件测试。以S-BDT为供体单元的聚合物(P1,P2,P3),其中P2有着较好的器件效果,当以[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)为受体时可以得到电压0.83 V,电流密度8.1 mA/cm2,填充因子0.63,转化效率为4.22%。当受体换成吸光更好的PC71BM时转化效率可达5.52%。P4,P5和P6器件测试正在进行当中
【关键词】：聚合物太阳能电池 苯并二噻吩 二维 转化效率
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 常用英文缩写注释表9-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 有机太阳能电池的发展历史10-11
• 1.2 有机太阳能电池的结构11-13
• 1.2.1 单层肖特基结构11-12
• 1.2.2 双层结构12
• 1.2.3 本体异质结结构12-13
• 1.3 有机聚合物太阳能电池工作原理13
• 1.4 有机聚合物太阳能电池的相关参数13-14
• 1.5 受体材料14-15
• 1.6 有机聚合物给体材料15-21
• 1.6.1 基于吡咯供体单元的聚合物给体材料15-16
• 1.6.2 基于芴供体单元的聚合物给体材料16
• 1.6.3 基于聚噻吩给体材料16
• 1.6.4 基于苯并二噻吩供体单元的聚合物给体材料16-21
• 1.7 论文的研究目的21
• 1.8 论文的研究内容21-22
• 1.8.1 单体与聚合物的合成21
• 1.8.2 聚合物的表征21-22
• 2 基于一维BDT为供体单元的聚合物的合成与表征22-46
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验仪器和药品23-25
• 2.2.1 实验仪器23
• 2.2.2 实验药品23-25
• 2.3 S-BDT(M1)供体单元的合成25-27
• 2.4 受体单元的合成27-30
• 2.4.1 DTBTQx(M2)的合成27-28
• 2.4.2 DTBO(M3)的合成28-30
• 2.4.3 TPD(M4)的合成30
• 2.5 聚合物的合成30-31
• 2.6 结果与讨论31-44
• 2.6.1 合成与表征31-32
• 2.6.2 聚合物的热学性能32-33
• 2.6.3 聚合物的光学性能33-35
• 2.6.4 聚合物的电化学性能35-37
• 2.6.5 DFT计算37-38
• 2.6.6 聚合物的光伏性能和形貌38-44
• 2.7 本章小结44-46
• 3 基于二维BDT为供体单元的聚合物的合成与表征46-57
• 3.1 引言46-47
• 3.2 实验药品47
• 3.3 S-T-BDT(M5)供体单元的合成47-48
• 3.4 聚合物的合成48-50
• 3.5 结果与讨论50-56
• 3.5.1 合成与表征50-51
• 3.5.2 聚合物的热学性能51
• 3.5.3 聚合物的光学性能51-53
• 3.5.4 聚合物的电化学性能53-55
• 3.5.5 DFT计算55-56
• 3.6 本章小结56-57
• 4 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-65
• 附录65-79

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本文编号：946305