苯并二呋喃-苯并二噻吩二酮系列聚合物的合成及光伏性质研究

发布时间：2021-01-30 20:14

　　随着全球经济的发展以及人口的增长,人类对能源的需求日益增加。像煤炭、石油之类的化石能源不仅面临着即将枯竭的境地,而且在使用过程中会伴随着大量的环境污染。为了保证社会的持续发展,寻找一种清洁可再生的能源显得至关重要。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,如果能够有效的利用太阳能,能源危机将迎刃而解。太阳能电池是一种可以将太阳能直接转化为电能的器件。聚合物太阳能电池由于具有成本低、材料来源广泛、质量轻、柔韧性好、制备工艺简单以及可通过溶液加工方法大面积生产等优点而成具有良好的应用前景。目前,大部分聚合物太阳能光吸收层给体材料是以噻吩为基础构建而成的。但是,噻吩提取自石油化工,不仅提取成本高而且对环境污染大,这限制了噻吩基聚合物太阳能电池的大规模应用。因此,寻找一种新的高效且环保的聚合物给体材料具有重要的现实意义。呋喃具有有噻吩相似的分子结构,并且呋喃来源广泛,可通过秸秆、菜叶等植物发酵提取,对环境比较友好。尽管呋喃基聚合物已经在聚合物太阳能电池中展现出了优异的光伏性能,但是目前对于呋喃基聚合物太阳能电池的研究仍较少。本论文设计并制备了一系列新型苯并二呋喃-噻吩并噻吩二酮聚合物,对其光学性... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

聚合物太阳电池器件结构示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文能，所以给受体材料间的能级差需要满足一定条件，通常在受体材料是富勒烯的情况下，给体材料的 LUMO 能级要比受体材料的 LUMO 能级至少高出 0.3 eV[17]。（3）自由载流子的传输由于电池器件的光阳极与光阴极的费米能级存在一定的能级差，自由载流子在能级差的作用下，电子在受体材料内向着低功函数的光阴极移动，空穴在给体材料内向着高功函数的光阳极移动。影响自由载流子传输的因素主要包括：活性层的厚度、载流子迁移率、杂质的含量等。（4）自由载流子的收集电子和空穴分别被光阴极和光阳极收集，当太阳能电池器件接入到外电路中去时，就形成了电流。从而完成整个将光能转化为电能的过程。影响这一过程的因素主要为界面接触电阻。

图 1-3 聚合物太阳能电池的电流密度-电压（J-V）特征曲线太阳能电池给体材料阳能电池的活性层是由给体材料与受体材料共混而成烯及其衍生物。给体材料的吸收光谱需要与受体材料能最大限度的利用太阳光。当受体材料选用富勒烯时红外波长范围内的吸收比较弱，就需要给体材料在 30吸收。根据聚合物主链的变化，给体聚合物的发展历聚苯撑乙烯（PPV）类聚合物、聚噻吩（PT）及其衍生。撑乙烯（PPV）类聚合物烯是最早应用于聚合物太阳能电池的材料之一。在聚含一个苯环及双键，这种结构具有很强的共轭平面性苯撑乙烯溶解性很差，难以通过溶液加工的方法制备了解决这一问题，研究人员选择在聚苯撑乙烯的苯环

【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermostable single-junction organic solar cells with a power conversion efficiency of 14.62%[J]. Hui Li,Zuo Xiao,Liming Ding,Jizheng Wang.  Science Bulletin. 2018(06)
[2]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉.  高分子学报. 2018(02)
[3]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(23)
[4]含有呋喃衍生物的窄带隙共轭聚合物的合成及光伏性能研究[J]. 殷亮,樊本虎,王一丹,彭文博,赵志国,邬俊波.  高分子学报. 2014(12)



本文编号：3009517