太陽能電池由于可以將光能轉(zhuǎn)化成電能,從而實現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展,因而越來越受到人民的關(guān)注。其中基于非富勒受體的有機太陽能電池近年來取得突飛猛進的發(fā)展,除了新型非富勒烯受體的開發(fā)對器件效率取了關(guān)鍵性的作用以外,聚合物給體的設(shè)計合成同樣有著舉足輕重的作用。目前,普遍使用的非富勒烯受體在分子結(jié)構(gòu)、基本光電特性以及聚集特性等方面與富勒烯受體具有較大差異,因此非富勒烯受體對聚合物給體材料的性能有了新的要求。本論文主要基于對太陽能電池中半導體材料結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的理解,圍繞改善聚合物給體的能級和結(jié)構(gòu),優(yōu)化活性層形貌,提高太陽能電池的吸收范圍和使用壽命展開了系統(tǒng)研究,并應用于高效的有機太陽能電池和穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池,主要內(nèi)容包括以下部分:首先,設(shè)計并合成了含硅烷基側(cè)鏈的聚合物給體PBDS-T。因為其存在σ*（Si）-π*（C）鍵相互作用,因此含硅烷基側(cè)鏈的聚合物PBDS-T 比結(jié)構(gòu)類似的不含硅烷基側(cè)鏈聚合物給體PBDB-T具有更低的能級和更高的結(jié)晶度。正是由于PBDS-T的高結(jié)晶性以及PBDS-T與非富勒烯給體ITIC共混能夠形成良好相形貌,使激子的解離能較低,導致在較小的驅(qū)動力下就可實現(xiàn)有效的... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽能電池簡介
        1.2.1 有機太陽能電池簡介
        1.2.2 鈣鈦礦太陽能電池簡介
    1.3 有機太陽能電池中降低聚合物給體材料能級的方法與研究進展
        1.3.1 通過引入強吸電子的官能團優(yōu)化聚合物給體的能級性及器件性能
        1.3.2 側(cè)鏈的優(yōu)化對聚合物給體的能級性及器件性能
    1.4 有機太陽能電池給體材料的設(shè)計思路及目前面臨的問題
        1.4.1 有機太陽能電池中活性層光譜匹配原則
        1.4.2 給體材料及受體材料的能級匹配
        1.4.3 非富勒烯太陽能電池對聚合物電子給體材料聚集特性的要求
        1.4.4 非富勒烯太陽能電池中聚合物給體對受體的選擇要求
        1.4.5 有機太陽能電池目前面臨的問題
    1.5 本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新性
第2章 高結(jié)晶性的硅烷基鏈聚合物給體誘導小驅(qū)動力得到效率超過11%的高性能太陽能電池
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗所需試劑及要求
        2.2.2 實驗儀器及相關(guān)測試表征方法
        2.2.3 給體材料的合成
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 光學性質(zhì)
        2.3.2 電化學性質(zhì)
        2.3.3 光伏器件性能
        2.3.4 電荷傳輸性質(zhì)
        2.3.5 微觀形貌表征
loss的計算">        2.3.6 E_loss的計算
        2.3.7 激子解離與電荷傳輸
    2.4 本章小結(jié)
第3章 通過合理選擇給體和受體提高硅烷基鏈聚合物給體的器件效率
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 原料及試劑
        3.2.2 實驗儀器及表征手段
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)與光電性能
        3.3.2 光伏器件性能
        3.3.3 電荷傳輸性質(zhì)
        3.3.4 光強依賴性
        3.3.5 掠入射廣角X射線衍射表征
        3.3.6 形貌表征
        3.3.7 垂直相分離
    3.4 本章小結(jié)
第4章 具有3D結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯烷酮應用于鈣鈦礦太陽能電池
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 原料及試劑
        4.2.2 實驗儀器及表征手段
        4.2.3 產(chǎn)物的合成路線
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 小分子溶解度
4的器件制備工藝">        4.3.2 基于TPE-DPP₄的器件制備工藝
        4.3.3 鈣鈦礦薄膜形貌的研究
        4.3.4 鈣鈦礦薄膜結(jié)晶性及其光電性能的研究
4的引入對器件性能的影響">        4.3.5 TPE-DPP₄的引入對器件性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 通過空穴傳輸層的AIE效應提高鈣鈦礦型太陽能電池的效率和穩(wěn)定性
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗所需試劑及要求
        5.2.2 實驗儀器及表征手段
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 合成與表征
        5.3.2 電化學性質(zhì)
        5.3.3 光學性質(zhì)
        5.3.4 光伏器件性能
        5.3.5 電荷傳輸性質(zhì)
        5.3.6 器件穩(wěn)定性測試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]具有接近15%能量轉(zhuǎn)換效率的有機太陽能電池[J]. 崔勇,姚惠峰,楊晨熠,張少青,侯劍輝.  高分子學報. 2018(02)
[2]Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Additives to Optimize Morphology for Polymer Solar Cells[J]. Xun-fan Liao,Jing Wang,Shuang-ying Chen,諶烈,Yi-wang Chen.  Chinese Journal of Polymer Science. 2016(04)



本文編號：3157752