有機聚合物太陽能電池由于質(zhì)量輕、價格低廉、柔韌性好、可通過旋涂、絲網(wǎng)印刷或噴墨打印實現(xiàn)卷對卷大面積制備器件等優(yōu)點,被認(rèn)為是未來最有希望大規(guī)模應(yīng)用的第三代太陽能電池。目前,有機聚合物太陽能電池中大部分給體材料是苯并噻吩基聚合物。但是作為最初原料的噻吩儲量少、工業(yè)制備能耗大、易產(chǎn)生污染。上述缺點限制了苯并噻吩基聚合物的大規(guī)模制備。呋喃作為噻吩同族物質(zhì),來源廣泛、制備工藝成熟、無污染。最重要的是相同結(jié)構(gòu)的苯并呋喃基聚合物表現(xiàn)出與苯并噻吩基聚合物相近甚至更高的光伏性能。然而不管從聚合物數(shù)量還是電池最高效率方面統(tǒng)計,苯并呋喃基聚合物都落后于苯并噻吩基聚合物。為了豐富苯并呋喃基聚合物體系,本論文通過對聚合物主鏈和側(cè)鏈改性,制備了系列新型D-A型苯并呋喃基聚合物,并對制備的系列苯并呋喃基聚合物的熱學(xué)性質(zhì)、分子構(gòu)型、光學(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)、分子堆積行為及光伏性能進(jìn)行了系統(tǒng)探究。主要工作分為以下幾部分:分別以噻吩[2,3-f]苯并呋喃(TBF)和苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)作給體單元,噻吩并吡咯烷酮(TPD)作受體單元,制備了聚合物PTBFTPD和PBDTTPD。系統(tǒng)地研究了呋喃引入聚...

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 有機聚合物太陽能電池發(fā)展歷程
    1.2 有機聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)與工作原理
        1.2.1 有機聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)
        1.2.2 有機聚合物太陽能電池工作原理
        1.2.3 有機聚合物太陽能電池性能表征
    1.3 有機聚合物太陽能電池給受體材料研究進(jìn)展
        1.3.1 有機聚合物太陽能電池給受體材料設(shè)計準(zhǔn)則
        1.3.2 有機聚合物太陽能電池給體材料
        1.3.3 有機聚合物太陽能電池受體材料
    1.4 論文研究的目的意義及主要內(nèi)容
        1.4.1 本論文的目的和意義
        1.4.2 本論文主要內(nèi)容
第2章 實驗材料及研究方法
    2.1 實驗試劑及設(shè)備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 主要測試及表征
        2.2.1 聚合物材料性質(zhì)表征
        2.2.2 有機聚合物太陽能電池制備及表征
第3章 噻吩苯并呋喃-噻吩并吡咯烷酮聚合物的合成及其光伏性能研究
    3.1 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
        3.1.1 給體單元TBF-T的合成
        3.1.2 給體單元BDT-T的合成
        3.1.3 受體單元TPD-Br的合成
        3.1.4 PTBFTPD和PBDTTPD的合成
        3.1.5 給體單元及聚合物的合成機理
    3.2 PTBFTPD和PBDTTPD的性質(zhì)研究
        3.2.1 PTBFTPD和PBDTTPD熱學(xué)性質(zhì)
        3.2.2 PTBFTPD和PBDTTPD密度泛函理論計算
        3.2.3 PTBFTPD和PBDTTPD光學(xué)性質(zhì)
        3.2.4 PTBFTPD和PBDTTPD電化學(xué)性質(zhì)
        3.2.5 PTBFTPD和PBDTTPD分子堆積行為
    3.3 PTBFTPD和PBDTTPD光伏性能
    3.4 活性層形貌性質(zhì)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 噻吩苯并呋喃-雙氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
    4.1 PTBFBz的合成
        4.1.1 受體單元fBz-Br的合成
        4.1.2 PTBFBz的合成
        4.1.3 受體單元及聚合物的合成機理
    4.2 PTBFBz的性質(zhì)研究
        4.2.1 PTBFBz密度泛函理論計算
        4.2.2 PTBFBz熱學(xué)性質(zhì)
        4.2.3 PTBFBz光物理性質(zhì)
        4.2.4 PTBFBz電化學(xué)性質(zhì)
        4.2.5 D/A界面激子解離行為
        4.2.6 PTBFBz分子堆積行為
    4.3 PTBFBz光伏性能
    4.4 活性層形貌性質(zhì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 苯并二呋喃-雙氟苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
    5.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
        5.1.1 給體單元BDFF-T的合成
        5.1.2 給體單元BDFT-T的合成
        5.1.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的合成
        5.1.4 給體單元及聚合物的合成機理
    5.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz的性質(zhì)研究
        5.2.1 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz密度泛函理論計算
        5.2.2 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz熱學(xué)性質(zhì)
        5.2.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光學(xué)性質(zhì)
        5.2.4 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz電化學(xué)性質(zhì)
        5.2.5 D/A界面激子解離行為
        5.2.6 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz分子堆積行為
    5.3 PBDFF-Bz和PBDFT-Bz光伏性能
    5.4 活性層性質(zhì)研究
        5.4.1 活性層形貌研究
        5.4.2 空穴遷移率表征
        5.4.3 活性層分子空間取向性質(zhì)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 含硫側(cè)鏈苯并二呋喃-苯并三氮唑聚合物的合成及其光伏性能研究
    6.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
        6.1.1 給體單元BDF-S-T的合成
        6.1.2 受體單元Bz-Br的合成
        6.1.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的合成
        6.1.4 受體單元及聚合物的合成機理
    6.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz的性質(zhì)研究
        6.2.1 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz密度泛函理論計算
        6.2.2 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz熱學(xué)性質(zhì)
        6.2.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光學(xué)性質(zhì)
        6.2.4 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz電化學(xué)性質(zhì)
        6.2.5 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz分子堆積行為
    6.3 PBDFS-Bz和PBDFS-fBz光伏性能
    6.4 活性層性質(zhì)研究
        6.4.1 活性層形貌研究
        6.4.2 空穴遷移率表征
        6.4.3 活性層分子空間取向性質(zhì)
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個人簡介



本文編號：3912717