新型“噻吩—苯—噻吩”共轭聚合物的合成及其光伏性能的研究

发布时间：2018-03-15 08:42

  本文选题：“噻吩-苯-噻吩”　切入点：聚合物太阳能电池　出处：《河南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚合物太阳能电池具有重量轻、成本低、可溶液加工、柔性以及性能可调控等优点日益引起人们的兴趣。“引达省并二噻吩”(IDT)作为“噻吩-苯-噻吩”的一种衍生物,具有优异的平面型大?共轭体系,在有机光电光伏领域显示了优异的性能。本文成功的设计、合成了两种基于“噻吩-苯-噻吩”结构的新颖的给体单元,并将其用于高性能的聚合物太阳能电池给体材料的制备,通过器件优化,探索其结构与光伏性能之间的构效关系。具体工作如下:一、新型“烯桥类引达省并二噻吩”的共轭聚合物的制备及其光伏性能的初步研究为了减小取代基对主链结构的空间位阻,拓宽单体单元的?共轭体系,我们将烯键引入IDT结构,设计了并得到了新型“噻吩-苯-噻吩”给体单元即烯桥类的IDT,得到了含有不同取代基(烷基噻吩和烷基苯)修饰的烯桥类IDT结构。为了考察这些单体的性能差异,通过改变共聚单元并利用Stille聚合得到了一系列基于该类单体的共轭聚合物材料。其结构得到了1HNMR的确认,并对其紫外-可见吸收光谱、电化学、热重、光伏性能进行了讨论。初步结果表明聚合物PDPMIDT-1的光伏性能最好,开路电压Voc为0.80 V,短路电流Jsc为4.53 mA/cm2,填充因子FF为49.0%,光电转化效率达到1.78%。二、基于“烯桥类引达省并二噻吩”的D-A型共轭聚合物的制备及其光伏性能的研究第一部分初步的研究结果表明烷基苯修饰的烯桥类引达省并二噻吩有望制备出高性能的太阳能电池给体材料,因此,本节针对其设计并合成了一系列的“推-拉电子”(D-A)型共轭聚合物材料。对所获得的材料进行了紫外-可见吸收光谱、电化学、热重和光伏性能等基本性能的表征。经过器件优化,初步结果显示聚合物PDPMIDT-3的光伏性能最优,其开路电压Voc为0.89 V,短路电流Jsc为13.40 mA/cm2,填充因子FF为69.83%,光电转化效率达到8.26%。三、新型苯并吡喃的D-A型聚合物的制备及其光伏性能的研究二苯并环戊二烯(芴,FL)是有机光电领域中一种常用的建筑单元,本节工作将氧原子引入芴得到了新的给体单元二苯并吡喃结构(DBP),并合成了两种基于该单体的D-A型聚合物(PDBPTBT-1和PDBPTBT-2)来研究氧原子对对其光伏性能的影响,所得材料具有较低的HOMO能级和较高的开路电压。并得到了两种聚合物材料的一系列表征。引入TiOx层之后PDBPTBT-1与PC71BM共混作为活性层所测得其光电转化效率为2.88%。四、新型吡喃稠合的“噻吩-苯-噻吩”单体的制备及其相应聚合物的光伏性能的研究基于第二和第三部分的工作,IDT结构是很好的给体单元,将氧原子引入IDT结构,得到了新型的“噻吩-苯-噻吩”结构单元。并运用Suzuki、Stille聚合法制备了一系列基于该类单体的D-A型共轭聚合物给体材料,所获得的材料具有较低的HOMO能级和较高的开路电压,并对其进行了紫外-可见吸收光谱、电化学、热重和光伏性能等基本性能的表征。经过器件优化,其中聚合物PBDTP-DTDFBT其开路电压Voc为0.72 V,短路电流Jsc为15.30 mA/cm2,填充因子FF为66.12%,光电转化效率达到7.26%。五、基于新型吡喃稠合的“噻吩 苯 噻吩”的三元共聚物的合成及其光伏性能的研究三元共聚物可以有效的调节聚合物的HOMO/LUMO能级、吸收光谱或者溶解性。为了调整聚合物的吸收光谱,设计并合成了基于二噻吩并吡喃、苯并噻二唑分别于噻吩、并噻吩和连噻吩的三元共聚型聚合物,该部分的合成工作已经完成。且对其聚合物材料进行了紫外-可见吸收光谱和电化学的表征,三种聚合物在400-800 nm之间具有强烈的吸收范围,能够与太阳光很好的进行匹配。经过器件优化,初步结果显示聚合物PBDTP-2的光伏性能最优,光电转化效率达到3.63%,开路电压Voc为0.71 V,短路电流Jsc为10.73mA/cm2,填充因子FF为47.50%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;O631

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘海鹏,曾繁涤,刘世俊;共轭聚合物的电致发光[J];武汉化工学院学报;2001年04期

2 朱小龙,梁会琴;计算线性共轭聚合物能谱的群论方法[J];洛阳师范学院学报;2005年02期

3 张璐;封伟;;树枝状共轭聚合物研究[J];化学进展;2007年Z1期

4 刘中义;李彦军;黄鹏程;;一种新型低带隙共轭聚合物的合成及其光学性质[J];化学学报;2008年08期

5 张子印;刘彩霞;宋微娜;殷德刚;司马义·努尔拉;;分子内电荷移动型共轭聚合物的固相法制备及表征[J];高分子材料科学与工程;2009年03期

6 支俊格;徐秀玲;申进波;赵玮;佟斌;董宇平;;荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用[J];化学进展;2009年04期

7 贺芳;王树;;基于水溶性共轭聚合物的蛋白质检测[J];化学进展;2009年11期

8 陈涛;徐慎刚;王艳荣;曹少魁;;含金属配合物的共轭聚合物研究进展[J];高分子通报;2010年02期

9 苗丽坤;刘兴奋;范曲立;黄维;;基于荧光共轭聚合物的金属离子检测[J];化学进展;2010年12期

10 徐巍栋;赖文勇;范曲立;黄维;;水溶性共轭聚合物研究与应用进展[J];中国科学:化学;2011年03期

相关会议论文 前10条

1 黄维;;水溶性共轭聚合物的合成及其在化学生物传感领域的应用[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

2 区洁美;胡成龙;陈旭东;;表面增强荧光光谱研究共轭聚合物的发光及其影响机制[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年

3 唐艳丽;曹阿丽;刘越;;共轭聚合物的设计合成及在酶检测、可控杀菌等方面的应用[A];第十三届全国光化学学术讨论会论文集[C];2013年

4 田文晶;李耀文;薛丽丽;李慧;李在房;;给受体共轭聚合物的能级、分子结构设计及其在光伏电池的应用[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2009年

5 王树;;共轭聚合物的生物识别与传感研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

6 马於光;;共轭聚合物的物性放大效应[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

7 胡玉琴;肖毅;黄红梅;尹笃林;肖小明;;新型荧光共轭聚合物的合成及光学性能的研究[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年

8 陈仕艳;应燕君;王华平;;新型给受体结构的共轭聚合物的合成及光电性能[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

9 于宗强;袁柱良;谭松庭;;一种新型含芴和联苯共轭聚合物的合成与发光性能研究(英文)[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

10 路胜利;曹镛;;新型乙烯撑和乙炔撑给体与受体交替共轭聚合物的光伏性能研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

相关博士学位论文 前10条

1 孙江曼;具有深HOMO能级的共轭聚合物的设计合成与光电性能的研究[D];华南理工大学;2015年

2 陈圳辉;基于含氧族杂原子的苯并二唑的D-A型共轭聚合物的合成与光电性能[D];华南理工大学;2015年

3 周常明;新型功能分子与组装单元的制备与组装[D];复旦大学;2013年

4 刘春晨;带有可热脱除侧链的共轭聚合物/小分子的设计、合成及性能研究[D];华南理工大学;2015年

5 郑超;共轭聚合物杂原子修饰、构象控制及光电性质的理论与实验研究[D];南京邮电大学;2014年

6 张余宝;含氯共轭聚合物及氮杂并苯类分子的合成与表征[D];华中科技大学;2015年

7 姚诗余;基于溶于绿色溶剂的共轭聚合物材料的太阳能电池研究[D];吉林大学;2016年

8 吴志鸿;新型共轭聚合物的设计与合成及其在聚合物太阳电池中的应用[D];华南理工大学;2016年

9 杲辰;基于六苯并晕苯的共轭聚合物的分子设计、合成及其光伏性能表征[D];北京化工大学;2016年

10 曾文南;聚芳烃二炔类水溶性共轭聚合物的合成及其在传感器中的应用研究[D];华南理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘源;用于荧光探针的基于聚(9,9-二辛基芴)衍生物的共轭聚合物纳米粒子的研究[D];太原理工大学;2016年

2 张沛霖;新型2,3-二噻吩基喹喔啉有机共轭聚合物的合成与表征[D];江西科技师范大学;2015年

3 胡桐;基于苯并二噻吩的共轭聚合物的合成及其在太阳能电池中的应用[D];中国海洋大学;2015年

4 王y，

本文编号：1615274