【摘要】：聚酰亞胺(PI)在設(shè)計(jì)新型、高耐熱性方面具有重要的研究意義。本論文通過分子設(shè)計(jì)將VA唑和咪唑環(huán)引入到PI分子主鏈上,制備了一系列綜合性能優(yōu)良的PI薄膜,探討了結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系,并將其作為銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池襯底材料,研究了基于柔性耐高溫PI襯底上CIGS太陽能電池用Mo背電極的工藝。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、以4,6-二氨基-1,3聯(lián)苯二酚為原料,反應(yīng)合成了高純度的二胺單體。以含VA唑的二胺單體為原料和二酐單體(s-BPDA)制得聚酰胺酸(PAA);將聚酰胺酸采用流延法刮涂成膜,經(jīng)高溫亞胺化,制備了主鏈含VA唑環(huán)的聚酰亞胺薄膜。利用核磁共振氫譜(1H-NMR)、FT-IR、TGA和拉伸測(cè)試等對(duì)單體和聚合物的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:BAPBBOA有預(yù)期的結(jié)構(gòu)和較高的純度;主鏈含VA唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)高達(dá)345℃;氮?dú)夥諊?PI的T_(5%)為595℃;PI薄膜的拉伸強(qiáng)度為295 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為15~18%;2、以聯(lián)苯胺和DAPBI為二胺單體與二酐單體(s-BPDA)通過常溫聚合制備了聚酰胺酸,刮涂后經(jīng)熱亞胺化制得聚酰亞胺薄膜。通過測(cè)試?yán)砘瘮?shù)據(jù),得出以下結(jié)論:主鏈含VA唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺Tg隨著咪唑環(huán)比例增加而增加。當(dāng)DAPBI共聚比例達(dá)到20%時(shí),其T_g為392℃、拉伸強(qiáng)度為231 MPa、CTE為13.7 ppm/℃,介電常數(shù)為3.21。3、以BAPBBOA和DAPBI為二胺單體,與s-BPDA制備了共聚型聚酰亞胺薄膜。熱失重分析(TGA)和拉伸測(cè)試等對(duì)聚合物的性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:共聚薄膜有較高的熱力學(xué)性能,較低的吸水率;當(dāng)BAPBBOA:DAPBI=6:4時(shí),T_(5%)為582℃,T_g為385℃,拉伸強(qiáng)度為280 MPa,吸水率為0.5%,相比較聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜,其耐熱性、吸濕性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均有較大的提高;將咪唑環(huán)和惡唑環(huán)引入聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)中,在保持其優(yōu)異的綜合性能的同時(shí),不僅可以提高PI的吸水性,還能改善PI隔膜材料的熱力學(xué)性能,可用作耐高溫材料,應(yīng)用于微電子和新能源領(lǐng)域。4、以BAPBBOA和s-BPDA得到的薄膜為基底,利用直流射頻磁控濺射,在薄膜表面上沉積鉬層。以壓強(qiáng)為變量設(shè)置對(duì)照試驗(yàn),通過XRD、XRF、SEM測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明:Mo薄膜的晶粒尺寸隨著沉積壓強(qiáng)的增加而減小,Mo薄膜的生長(zhǎng)速度隨工作壓強(qiáng)的增加而降低,電阻率隨工作壓強(qiáng)的增加而升高。
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4;TB383.2
【圖文】：

PI合成（a）及PI薄膜制備流程圖（b）

圖 1-7 聚酰亞胺薄膜的應(yīng)用：(a)柔性發(fā)光二極管(F-LEDs)[67](b)CIGS 太陽能電池(c) CdT太陽能電池(d)柔性薄膜晶體管(F-TFT)[70](e)柔性印刷電路板 (FPCBs)[71](f) 柔性顯示(TFT-LCDs)[72](g) 有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管 (AMOLEDs)[73](h)可穿戴傳感器[73]。CIGS 是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，其吸收系數(shù)在可見光范圍內(nèi)高達(dá) 105/c只有 1.5-2.5μm 厚的 CIGS 幾乎可以吸收所有入射太陽光，非常適合制備薄膜

（圖 1-8 CIGS 薄膜太陽能電池的典型結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒太陽能電池的制備工藝：首先，在基板上，通過 DC 磁控濺射沉一層金屬鉬（Mo）作為背電極，然后沉積 p 型 CIGS 吸收層和 CdS 緩沖層，后濺射蒸發(fā)一層內(nèi)在氧化。使用鋁摻雜的氧化鋅 ZnO：Al（AZO）作為窗口層

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本文編號(hào)：2743260