本文選題：聚合物太陽(yáng)能電池　切入點(diǎn)：三元聚合物給體材料　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著人類對(duì)新能源需求不斷的增加,太陽(yáng)能作為一種取之不盡的新型可再生能源,受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。為了更好的利用太陽(yáng)能這種新型能源解決能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,人們開(kāi)始大力發(fā)展太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè),特別是有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展。有機(jī)太陽(yáng)能電池材料以其質(zhì)量輕、成本低、原材料易于獲取等特點(diǎn)成為廣泛關(guān)注的對(duì)象。目前,已經(jīng)報(bào)道的有機(jī)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)了10%。但是有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率相比較無(wú)機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池而言要低的多、壽命也短很多,從而導(dǎo)致無(wú)法廣泛應(yīng)用。因此為了提高其效率,設(shè)計(jì)合成出綜合性能良好新型有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料是一個(gè)關(guān)鍵的突破口。本論文結(jié)合三元聚合物結(jié)構(gòu)一系列的優(yōu)點(diǎn)、DPP單元的優(yōu)點(diǎn),以及其他單元比如噻吩、并噻吩、苯單元的優(yōu)點(diǎn),意圖構(gòu)建出以DPP為基礎(chǔ)單元的聚合物材料,并且是具有2A/D結(jié)構(gòu)或具有1A/2D結(jié)構(gòu)的三元聚合物,用這種結(jié)構(gòu)類型的材料作為有機(jī)太陽(yáng)能電池的給體材料,進(jìn)而改善其各項(xiàng)性能,從而獲得高效率的OPVs。(1)本論文第三章,合成出四種三元聚合物給體材料PDPP-Th1-TT1、PDPP-Th2-TT1、PDPP-Th1-TT9和PDPP-Th9-TT1。這四種材料都以二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)作為受體單元,噻吩(Th)和噻吩并噻吩(TT)作為給體單元,且結(jié)構(gòu)為非規(guī)整聚合物。PDPP-Th1-TT1、PDPP-Th2-TT1、PDPP-Th1-TT9和PDPP-Th9-TT1具有較好的熱穩(wěn)定性,熱失重5%時(shí)的溫度分別為390.5°C、390.5°C、387°C和391°C。同時(shí)它們的吸收光譜較寬,在530 nm-950 nm范圍之間都有覆蓋。我們改變四種聚合物的給受體比例之后發(fā)現(xiàn),聚合物的HOMO/LUMO能級(jí)也隨之發(fā)生改變。以這四種聚合物作為給體材料,PC70BM作為受體材料制備OPVs器件,其器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/Polymer:PCBM/LiF/Al。我們通過(guò)改變?nèi)軇w系對(duì)器件進(jìn)行優(yōu)化,找出最佳的溶劑體系。接著在最佳溶劑體系下進(jìn)行不同給受體比例的優(yōu)化,找出最佳的給受體比例之后,又進(jìn)行了不同退火溫度的優(yōu)化、添加劑以及蒸汽處理的優(yōu)化。最終使得有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.47%。(2)論文第四章以兩種不同側(cè)鏈的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)作為受體單元,噻吩并噻吩(TT)作為給體單元通過(guò)Stille偶聯(lián)聚合反應(yīng)合成兩種非規(guī)整的三元聚合物給體材料,PDPP-TT1-DPP1和PDPP-TT1-DPP2,然后分別從光學(xué)性能、熱性能、電化學(xué)性能對(duì)兩種材料進(jìn)行測(cè)試分析。通過(guò)改變給受體比例,我們成功拓寬了兩種聚合物材料的吸收光譜,光譜范圍在600-1000 nm之間。聚合物熱失重為5%的溫度范圍在380-400°C之間,具有良好的熱穩(wěn)定性。并且該類聚合物具有較低的HOMO能級(jí),是一類性能優(yōu)異的有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池給體材料。(3)論文第五章以兩種不同側(cè)鏈的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)作為受體單元,苯(B)作為給體單元改變給受體比例,通過(guò)Stille偶聯(lián)聚合反應(yīng)合成兩種非規(guī)整的三元聚合物給體材料,PDPP-B1-DPP1和PDPP-B1-DPP2。分別從光學(xué)性能、熱性能、電化學(xué)性能對(duì)兩種材料進(jìn)行測(cè)試分析。我們發(fā)現(xiàn)兩種聚合物材料在600-1000 nm之間有很明顯的吸收帶,聚合物材料熱失重為5%的溫度分別為382.67°C、和385.33°C,并且該類聚合物也具有較低的HOMO能級(jí),在各項(xiàng)性能方面,符合制備有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的條件。
[Abstract]:With the increasing demand for new energy, solar energy as a renewable energy inexhaustible, has attracted wide attention from all walks of life. In order to solve the energy crisis and environmental problems by using this new solar energy better, people began to vigorously develop solar photovoltaic industry, especially the development of organic solar cells, organic solar cell materials. With its light weight, low cost, easy access to raw materials and other characteristics become the object of widespread concern. At present, organic solar photoelectric conversion efficiency has been reported to have more than 10%. but the efficiency of organic solar cells compared to inorganic semiconductor solar cells is low, life is also very short, resulting in so it can not be widely used. In order to improve the efficiency of the design, synthesis of good comprehensive properties of novel organic solar cell donor material A key breakthrough. This paper combines the advantages of three yuan polymer structure a series of advantages of DPP units, and other units such as thiophene, benzene and thiophene, advantages of unit, the intention to build a DPP polymer basic unit, and is a 2A/D structure or three yuan polymer with 1A/2D structure, with the this type of construction materials as organic solar cell material, thereby improving its performance, thus achieving a high efficiency of OPVs. (1) the third chapter of this thesis, synthesis of four kinds of polymer materials to three yuan PDPP-Th1-TT1, PDPP-Th2-TT1, PDPP-Th1-TT9 and PDPP-Th9-TT1. of the four materials in two and [3,4-c] (DPP pyrrole pyrrole ketone as the acceptor unit), thiophene (Th) and thienothiophene (TT) as the donor unit, and the structure is non regular polymer.PDPP-Th1-TT1, PDPP-Th2-TT1, PDPP-Th1-TT9 and PDPP-Th9-TT1 had better The thermal stability, thermal weight loss of 5% temperature was 390.5 ~ C, 390.5 ~ C, 387 ~ C and 391 ~ C. and their absorption spectrum is wide, are covered in the 530 nm-950 range of nm. We change four kinds of polymers to receptors found that the proportion of HOMO/LUMO level, with the occurrence of polymers in order to change. The four kinds of polymer as donor materials, PC70BM as the receptor material for the preparation of OPVs devices, the device structure of ITO/PEDOT:PSS/Polymer:PCBM/LiF/Al. by changing the solvent system of the device is optimized, to find out the best solvent system. Then optimize the different receptor in the proportion of the best solvent system, then to find the best proportion of receptor also, optimize the different annealing temperature, additives and optimization of steam treatment. The conversion efficiency of polymer solar cells reached 3.47%. (2) in Chapter fourth to two Different side chain ketone two pyrrolo [3,4-c] pyrrole (DPP) as the acceptor unit, thienothiophene (TT) as the three element polymer donor unit reaction synthesis of two kinds of non structured by Stille coupling polymerization material, PDPP-TT1-DPP1 and PDPP-TT1-DPP2, and then from the optical properties, thermal properties, electrochemical properties of two kinds of the material was tested and analyzed. By changing the ratio of success to the receptor, we broaden the absorption spectra of two kinds of polymer materials, the spectral range between 600-1000 nm. The polymer TG for 5% in the temperature range between 380-400 DEG C, has good thermal stability. And the polymer has low HOMO energy levels, is an organic polymer solar cell is a class of high performance material. (3) the fifth chapter to the two different side chain ketone two pyrrolo [3,4-c] pyrrole (DPP) as the acceptor unit, benzene (B) as a unit to change The proportion of three yuan to the receptor, synthesis of two kinds of non structured polymers by Stille coupling polymerization to the body material, PDPP-B1-DPP1 and PDPP-B1-DPP2. respectively from the optical properties, thermal properties, electrochemical properties of two kinds of materials were tested and analyzed. We found that two kinds of polymer materials have obvious absorption band at 600-1000 nm, Tg polymer materials the temperature of 5% DEG C and 382.67 respectively, 385.33 ~ C, and the polymer has low HOMO energy levels, performance in various aspects, meet the conditions of the preparation of organic solar cell devices.

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2001年05期

2 ;德國(guó)研制成有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];東北電力技術(shù);2001年07期

3 ;德研制成有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];世界科技研究與發(fā)展;2001年02期

4 嚴(yán)肅;有機(jī)太陽(yáng)能電池即將產(chǎn)業(yè)化[J];中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

5 李炳田,任斌,黃河;有機(jī)太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年S1期

6 李鋒;網(wǎng)印有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];絲網(wǎng)印刷;2005年07期

7 G.Dennler,N.S.Sariciftci;共軛聚合體有機(jī)太陽(yáng)能電池:從基礎(chǔ)研究到發(fā)展現(xiàn)狀(英文)[J];光散射學(xué)報(bào);2005年03期

8 段曉菲,王金亮,毛景,裴堅(jiān);有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展[J];大學(xué)化學(xué);2005年03期

9 任斌;賴樹(shù)明;陳衛(wèi);黃河;;有機(jī)太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年09期

10 李甫;徐建梅;張德;;有機(jī)太陽(yáng)能電池研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];能源與環(huán)境;2007年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 范斌;田清勇;白華;;可溶性小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 杝隆建;杝正_7;李宜璇;;可撓式有機(jī)太陽(yáng)能電池之發(fā)展技術(shù)[A];海峽兩岸第十六屆照明科技與營(yíng)銷(xiāo)研討會(huì)專題報(bào)告暨論文集[C];2009年

3 劉艷;曾慶華;張憲璽;姜建壯;;卟啉、酞菁類有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2006年

4 陳濤;仰志斌;彭慧勝;;基于碳納米管纖維的有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 仰志斌;陳濤;何瑞旋;彭慧勝;;基于取向碳納米管膜的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 張堅(jiān);楊棟;周玲玉;陳令成;趙斌;李燦;;化學(xué)改性氧化石墨烯作為有機(jī)太陽(yáng)能電池空穴傳輸層[A];2012年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)（暨第十二屆全國(guó)高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)論文報(bào)告）會(huì)議論文集[C];2012年

7 趙儀;;有機(jī)太陽(yáng)能電池中的相干電荷和能量轉(zhuǎn)移[A];第十三屆全國(guó)化學(xué)動(dòng)力學(xué)會(huì)議報(bào)告摘要集[C];2013年

8 唐衛(wèi)華;海杰峰;朱恩偉;卞臨沂;;有機(jī)太陽(yáng)能電池用的二維窄帶隙聚合物研究[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題G：光電功能高分子[C];2013年

9 易院平;韓廣超;沈星星;;有機(jī)太陽(yáng)能電池電子過(guò)程的理論模擬[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第17分會(huì)：光電功能器件[C];2014年

10 馬廷麗;;柔性及疊層薄膜有機(jī)太陽(yáng)能電池研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 顧鋼;德支持企業(yè)開(kāi)發(fā)有機(jī)太陽(yáng)能電池[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 記者 毛黎;美評(píng)估有機(jī)太陽(yáng)能電池對(duì)環(huán)境的影響[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 本報(bào)駐美國(guó)記者 田學(xué)科;突破有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)瓶頸[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

4 劉霞;控制電子自旋可提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

5 記者 邰舉;疊層型有機(jī)太陽(yáng)能電池接近商用[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

6 蔡佳;美國(guó)研發(fā)可拉伸有機(jī)太陽(yáng)能電池[N];中國(guó)建材報(bào);2011年

7 華凌;小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池增效50%[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

8 本版編輯邋張浩 鄭曉春 鄧國(guó)慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉;2007年世界科技發(fā)展回顧(七)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

9 記者 馬悍德;青海有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)獲重大進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 記者 賈明;青海有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)取得重大進(jìn)展[N];青海日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 許美鳳;高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽(yáng)能電池的界面研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 劉小銳;幾種有機(jī)太陽(yáng)能電池供體材料的光伏性能[D];西南大學(xué);2015年

3 黨東鋒;含噻吩或噻吩稠環(huán)單元的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2015年

4 徐偉龍;有機(jī)太陽(yáng)能電池微納結(jié)構(gòu)及光物理特性研究[D];山東大學(xué);2016年

5 聶日明;透明陰極界面修飾及其在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換器件中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳大正;反轉(zhuǎn)有機(jī)太陽(yáng)能電池器件優(yōu)化與穩(wěn)定性研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

7 王之哲;新型有機(jī)太陽(yáng)能電池中銀薄膜電極研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 龔根飛;噻吩類準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)光電材料的合成及性能研究[D];華中科技大學(xué);2016年

9 孫倩倩;優(yōu)化有源層形貌提高有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的研究[D];北京交通大學(xué);2017年

10 安橋石;三元有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備及機(jī)理研究[D];北京交通大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 史紹華;有機(jī)太陽(yáng)能電池中電極修飾的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 蔡倫;有機(jī)太陽(yáng)能電池中光電流—溫度特性的研究[D];西南大學(xué);2015年

3 付智勇;有機(jī)太陽(yáng)能電池D-A型供受體材料的理論研究[D];西南大學(xué);2015年

4 蔡佳林;利用飛秒瞬態(tài)時(shí)間分辨率吸收光譜對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化機(jī)理研究[D];河北大學(xué);2015年

5 李盼盼;含傒二酰亞胺(PDIs)單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的合成、表征及其應(yīng)用[D];上海師范大學(xué);2015年

6 張旋;PIN型有機(jī)太陽(yáng)能電池光學(xué)特性的數(shù)值模擬[D];西安石油大學(xué);2015年

7 豐艷婷;有機(jī)太陽(yáng)能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的理論研究[D];遼寧大學(xué);2015年

8 萬(wàn)瑛博;富勒烯二加成衍生物的核磁共振波譜研究[D];蘇州大學(xué);2015年

9 徐曉娟;有機(jī)太陽(yáng)能電池/有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的模擬[D];蘇州大學(xué);2015年

10 李萌;基于聚噻吩及富勒烯衍生物材料有機(jī)太陽(yáng)能電池光電性能研究[D];河南師范大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1670470