基于内酰胺稠环单元的共轭聚合物/小分子设计、合成及性能研究

发布时间：2022-06-02 21:10

　　有机太阳电池由于具有轻质、柔性及可大面积加工的优势受到广泛的关注。目前,许多高效的共轭聚合物／小分子被先后合成报道,不少有机太阳电池效率已超过10%,达到了理论上工业化的要求。然而,相比于无机半导体材料,有机半导体的电荷迁移率仍有待改善,在这方面仍然具有很大的上升空间。在以往的探索中,人们发现往共轭主链中引入含有内酰胺稠环结构能够极大地增强共轭主链的π-π堆积作用,从而使有机半导体的迁移率得到提高。本文的第二章将含有内酰胺基团的稠环与其异构体作为给体-受体型共轭聚合物的给体单元,合成了两个深HOMO的电子给体材料,制作太阳电池器件后开路电压均能达到0.9V,最高的光电转化效率为3.77%。另外,我们通过吸收光谱、电化学与形貌分析等对这两个聚合作出深入研究,仔细讨论了这两个异构体对聚合物光电性能的不同作用。本文第三章在第二章的研究基础上,将含有内酰胺基团的稠环作为受体-给体-受体型共轭小分子的给体单元,通过弱电子给体与弱电子受体之间的分子内电荷转移,在保持分子带隙宽度的前提下,拉低分子的LUMO能级,合成了一个宽带隙的电子受体材料,从而实现与现今多数电子给体材料实现光谱互补,吸收更多的太... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚合物太阳电池简介
        1.2.1 聚合物太阳电池工作机制
        1.2.2 有机太阳电池性能参数
        1.2.3 聚合物太阳电池结构研究
    1.3 聚合物太阳电池给体材料的研究进展
        1.3.1 纯给体型聚合物太阳电池中的研究进展
        1.3.2 给体-受体型聚合物太阳电池中的研究进展
            1.3.2.1 含2,1,3-苯并噻二唑(BT)的给体聚合物
            1.3.2.2 基于噻吩并噻吩(TT)的给体聚合物
            1.3.2.3 基于噻吩吡咯二酮(TPD)的给体聚合物
            1.3.2.4 基于吡咯并吡咯二酮(DPP)的给体聚合物
    1.4 太阳电池受体材料的研究进展
    1.5 理想聚合物太阳电池材料
    1.6 碳氢活化偶联聚合研究进展
    1.7 本文的研究内容与创新之处
        1.7.1 研究内容
        1.7.2 创新之处
第二章 基于5-烷基菲啶-6(5H)-酮及其异构体6-烷氧基菲啶的给体-受体型共轭聚合物的设计、合成及其在聚合物太阳电池中的应用
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料和试剂
        2.2.2 材料的测试与表征
        2.2.3 单体和聚合物的合成
        2.2.4 光伏器件制备与测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 光学性质分析
        2.3.2 电化学性质
        2.3.3 密度泛函理论计算
        2.3.4 空穴迁移率
        2.3.5 聚合物太阳电池光伏性能
        2.3.6 聚合物光伏器件薄膜形貌分析
    2.4 本章小结
第三章 基于5-烷基联噻吩菲啶-6(5H)-酮的受体-给体-受体型共轭小分子的设计、合成及其在有机太阳电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 材料的测试与表征
        3.2.3 单体和聚合物的合成
        3.2.4 光伏器件与单空穴二极管的制备与测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 光学性质分析
        3.3.2 电化学性质
        3.3.3 密度泛函理论计算
        3.3.4 聚合物太阳电池光伏性能
    3.4 本章小结
第四章 碳氢活化偶联合成立构规整共轭聚合物
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 材料的测试与表征
        4.2.3 单体和聚合物的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 聚合物分子量分析
        4.3.2 光学性质分析
        4.3.3 电化学性质
        4.3.4 密度泛函计算
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的学术成果
致谢
附件



本文编号：3653096