有機光伏材料與器件的發(fā)展已促使其最高認(rèn)證效率超過12%,同時有機光伏器件在長期穩(wěn)定性、環(huán)境友好溶劑加工及厚膜要求等方面均已取得重要進展,顯示出巨大的商業(yè)開發(fā)價值和應(yīng)用前景。然而,由于傳統(tǒng)富勒烯受體吸光能力弱且電學(xué)能級不易調(diào)控,目前窄帶隙聚合物給體材料在有機光伏領(lǐng)域已走向了瓶頸。而寬帶隙聚合物給體材料在富勒烯體系中雖然單節(jié)器件效率不太出眾,但其在疊層器件、三元器件、非富勒烯器件、全聚合物器件等方面均表現(xiàn)出廣闊的前景。目前,高效的寬帶隙聚合物給體材料十分有限,基于此,本論文發(fā)展了一系列基于苯并三唑單元的寬帶隙聚合物給體材料,包括氟代苯并三唑（fffBTA）和酰亞胺苯并三唑（TzBI）的衍生物。將此類材料分別應(yīng)用于富勒烯器件、非富勒烯器件、全聚合物器件,并探索其在三元器件、厚膜器件、環(huán)境友好溶劑加工方面的潛力。本文第二章選取了 fEBTA單元與苯并二噻吩（BDT）單元共聚,通過調(diào)控側(cè)鏈,發(fā)展了一種具有良好溶解性的寬帶隙聚合物給體PBTA-BO;并在此共軛骨架基礎(chǔ)上,引入極性基團五氟苯（FPh）到ffBTA的側(cè)鏈,構(gòu)筑了一種新型D-A型共軛聚合物添加劑PBTA-FPh。PBTA-FPh的設(shè)計目... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 寬帶隙有機光伏材料
        1.2.1 寬帶隙有機光伏材料簡介
        1.2.2 典型寬帶隙光伏材料的研究進展
        1.2.3 含苯并三唑單元的寬帶隙光伏材料
    1.3 新型高效有機光伏器件
        1.3.1 非富勒烯小分子光伏器件
        1.3.2 全聚合物光伏器件
        1.3.3 有機光伏器件工藝要求
    1.4 本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處
        1.4.1 主要研究內(nèi)容
        1.4.2 論文創(chuàng)新之處
第二章 含氟代苯并三唑的寬帶隙共軛聚合物的設(shè)計合成及其在三元有機太陽電池中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 原料與試劑
        2.2.2 PBTA-FPh與PBTA-BO的合成過程
        2.2.3 測試與表征方法
    2.3 聚合物添加劑體系結(jié)果與討論
        2.3.1 PBTA-FPh與PBTA-BO的化學(xué)結(jié)構(gòu)與熱性質(zhì)
        2.3.2 PBTA-FPh與PBTA-BO的光/電學(xué)性質(zhì)
        2.3.3 含有聚合物添加劑的器件光伏性能
        2.3.4 聚合物添加劑體系的電荷動力學(xué)
        2.3.5 PBTA-FPh和PBTA-BO的接觸角與表面能
        2.3.6 聚合物添加劑體系的活性層形貌與遷移率
    2.4 三元共混體系結(jié)果與討論
        2.4.1 PBTA-BO:IFBR:PC_(61)BM三元體系的光/電學(xué)性質(zhì)
        2.4.2 PBTA-BO:IFBR:PC_(61)BM三元體系的器件光伏性能
        2.4.3 PBTA-BO:IFBR:PC_(61)BM三元體系的電荷轉(zhuǎn)移與傳輸
        2.4.4 PBTA-BO:IFBR:PC_(61)BM三元體系的電荷復(fù)合與抽取
        2.4.5 PBTA-BO:IFBR:PC_(61)BM三元體系的形貌與穩(wěn)定性
    2.5 本章小結(jié)
第三章 含酰亞胺苯并三唑的寬帶隙共軛聚合物在非富勒烯太陽電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 材料與試劑
        3.2.2 聚合物PTzBI-DT的合成
        3.2.3 測試與表征裝置
        3.2.4 基于ITIC的非富勒烯太陽電池器件的制備
    3.3 ITIC體系結(jié)果與討論
        3.3.1 PTzBI-DT與PTzBI的光/電學(xué)性質(zhì)對比
        3.3.2 ITIC體系的光伏性能分析
        3.3.3 PTzBI:ITIC器件的厚度不敏感性以及熱穩(wěn)定性
        3.3.4 ITIC體系的激子產(chǎn)生與解離
        3.3.5 ITIC體系的電荷復(fù)合機制
        3.3.6 ITIC體系的形貌分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 含酰亞胺苯并三唑的寬帶隙共軛聚合物在全聚合物太陽電池中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料與試劑
        4.2.2 分析與測試設(shè)備
        4.2.3 全聚合物太陽電池器件的制備
    4.3 全聚合物太陽電池結(jié)果與討論
        4.3.1 PTzBI:N2200體系的光學(xué)特性研究
        4.3.2 PTzBI:N2200體系的光伏性能研究
        4.3.3 PTzBI:N2200體系的電荷動力學(xué)
        4.3.4 PTzBI:N2200體系的薄膜形貌
        4.3.5 電荷遷移率和厚膜器件
        4.3.6 PTzBI:N2200全聚合物器件的穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 含硅氧烷側(cè)鏈的酰亞胺苯并三唑類寬帶隙共軛聚合物的設(shè)計及其在全聚合物太陽電池中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 材料與試劑
        5.2.2 共聚物PTzBI-Si的合成過程
        5.2.3 測試與表征手段
        5.2.4 基于PTzBI-Si:N2200光伏電池的加工過程
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 PTzBI-Si的基本特性
        5.3.2 基于PTzBI-Si:N2200光伏電池的器件性能
        5.3.3 基于PTzBI-Si:N2200光伏電池的電荷動力學(xué)
        5.3.4 基于PTzBI-Si:N2200共混膜的形貌
    5.4 本章小結(jié)
第六章 含硅氧烷側(cè)鏈的苯并三唑類寬帶隙共軛聚合物在厚膜三元全聚合物太陽電池中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 材料與試劑
        6.2.2 聚合物PBTA-Si的合成過程
        6.2.3 PBTA-Si:PTzBI-Si:N2200體系的器件加工過程
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 PBTA-Si的基本特性
        6.3.2 PBTA-Si:PTzBI-Si:N2200體系的厚膜器件
        6.3.3 器件厚度依賴性分析
        6.3.4 活性層形貌分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 通過化學(xué)結(jié)構(gòu)微調(diào)實現(xiàn)高效大面積非富勒烯太陽電池
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 材料合成
        7.2.2 測試與表征
        7.2.3 非富勒烯電池器件加工
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 活性層材料基本特性
        7.3.2 光伏器件及形貌分析
        7.3.3 開路電壓損失分析
        7.3.4 光照穩(wěn)定性分析
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(23)
[2]Conjugated polymers containing B←N unit as electron acceptors for all-polymer solar cells[J]. Chuandong Dou,Jun Liu,Lixiang Wang.  Science China（Chemistry）. 2017(04)



本文編號：3203088