本文關鍵詞：基于烷氧基噻吩取代的苯并二噻吩和環(huán)戊二噻吩螺芴的有機太陽能電池材料的合成及其光伏性質研究　出處：《湘潭大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：有機/聚合物太陽能電池近年來發(fā)展很快,其中有機給體材料是研究的熱點。D-A型共軛聚合物和A-D-A型有機共軛小分子是有機給體材料中最具代表性的兩類材料。它們的設計、合成及其光電性能的調控是目前有機太陽能電池領域研究的重點及焦點之一。本論文以獲得高效有機/聚合物給體材料為出發(fā)點,設計合成了系列基于烷氧基噻吩取代苯并二噻吩(BDT)的新型D-A結構共軛聚合物和系列基于環(huán)戊二噻吩螺芴共軛有機小分子給體材料。詳細地研究了這些有機/聚合物給體材料的光物理、電化學和光伏性能。主要的研究工作如下:1.設計并合成了3,4-二甲氧基噻吩取代BDT的給電子單元BDTOT,通過與氟代苯并噻二唑(FBT)、苯并噻二唑(BT)和吡咯并吡咯二酮(DPP)共聚,獲得了系列基于BDTOT的新型D-A共軛聚合物PBDTOT-FBT、PBDTOT-BT和PBDTOT-DPP。研究結果表明,通過3,4-二甲氧基噻吩的引入和與不同強度的吸電子單元的共聚,可實現(xiàn)對該系列D-A共聚物的吸收光譜、前線分子軌道能級和載流子遷移率的有效調控。同時3,4-二甲氧基噻吩的引入有利于增加BDT單元的給電子能力,在保證獲得較低HOMO能級的基礎上,進一步拓寬所得D-A共聚物的吸收光譜,獲得高的VOC、JSC和能量轉換效率(PCE)�；谌齻�聚合物太陽能電池的PCE分別為4.48%、2.47%、3.05%。2.設計并合成了3,4-二甲氧基噻吩,3-甲氧基噻吩和3,4-乙烯二氧噻吩取代的BDT給電子單元BDT-DMT,BDT-MT和BDT-ET。分別與氟代苯并噻二唑(FBT)共聚,獲得了系列D-A共軛聚合物PDMT-FBT,PMT-FBT和PET-FBT。通過與不含烷氧基噻吩側鏈的對應聚合物PBDTT-FBT對比研究,探討了烷氧取代基對聚合物分子結構、光物理、電化學和光伏性能的影響。研究表明,烷氧基的引入增大了聚合物分子的位阻效應,使聚合物的吸收光譜發(fā)生輕微藍移,但是卻降低了HOMO能級,得到了高VOC,有利于提高材料PCE�；赑DMT-FBT,PMT-FBT和PET-FBT的PCE分別為4.48%、3.29%和2.40%。3.設計并合成了以環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴為D,茚酮、繞單寧和氰基繞單寧分別為A,聯(lián)三噻吩為π橋的三個A-π-D-π-A型有機小分子給體材料SFYT,SFRDN和SFRCN。詳細研究了新型螺旋給電子單元環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴和不同吸電子單元A對分子的光物理、電化學和光伏性能的影響。通過研究表明:A-π-D-π-A型小分子光伏材料中,中心基團的螺環(huán)結構可以降低材料的HOMO能級;一定程度上改善分子的堆積態(tài),提高JSC和FF,進一步提高材料的PCE;同時吸電子的端基A對該類材料的光伏性能具有重要影響,通過選用不同吸電子能力的A基團可實現(xiàn)對小分子材料的光電性能的有效調控�；赟FYT,SFRDN和SFRCN的PCE分別為6.68%、3.30%和4.33%。
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【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ251.2;TM914.4
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本文編號：1353428