本文關(guān)鍵詞：基于10-甲氧基亞氨基芪的D-π-A-π-A有機小分子光伏材料的合成及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 亞氨基芪 異靛藍 D-π-A-π-A 染料敏化太陽能電池 異質(zhì)結(jié)太陽能電池

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,能源需求日益膨脹,傳統(tǒng)化石能源不斷被采集,造成了能源枯竭與嚴重的環(huán)境污染,新能源的發(fā)展迫在眉睫。有機太陽能電池具有質(zhì)量輕、成本低、分子設(shè)計靈活、可大面積制造等諸多優(yōu)點,被普遍認為是緩解能源危機的有效途徑。本論文簡單闡述了燃料敏化太陽能電池和本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的工作原理及研究進展,詳細介紹了幾種高效染料敏化劑和有機光伏小分子材料。為了研究分子結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系,獲得高光電轉(zhuǎn)化率的有機材料,本論文設(shè)計合成了一系列基于10-甲氧基亞氨基芪和異靛藍單元的D-藍單元的芪成了類染料敏化劑和本體異質(zhì)結(jié)太陽能材料,并通過核磁共振氫譜(1H NMR)、碳譜(13C NMR)和時間飛行質(zhì)譜(TOF-MS)等表征手段確證了這些材料的分子結(jié)構(gòu);利用熱失重分析(TGA)、紫外可見吸收光譜(UV-vis)、循環(huán)伏安曲線(CV)等測試研究了這類材料的光物理性能;以這類D-π-A-π-A有機小分子為活性材料,制備了染料敏化太陽能電池和本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池,初步研究了材料的光伏性能,探索了材料的分子結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系。本論文的具體研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計合成了兩種基于10-甲氧基亞氨基芪單元和異靛藍單元的D-π-A-π-A新型染料敏化劑(ITB-T-ID-TCA和DITB-T-ID-TCA),并表征了它們的分子結(jié)構(gòu);系統(tǒng)的研究了給體單元的大小對材料的光物理性能及器件性能的影響。研究結(jié)果表明:這兩個化合物在300-800 nm內(nèi)都具有較強的光譜吸收;并且含給體單元較小的ITB-T-ID-TCA光電轉(zhuǎn)換效率更高,這與以往的報道結(jié)論相反。我們通過密度泛函理論、IPCE曲線及電化學阻抗譜等測試發(fā)現(xiàn)位阻小的ITB-T-ID-TCA其電荷傳輸性能更強,其器件具有更高的短路電流,光電轉(zhuǎn)換效率達4.38%,遠高于含較大給體單元DITB-T-ID-TCA的光電轉(zhuǎn)化效率(1.46%)。2.在第二章的設(shè)計基礎(chǔ)上,我們引入了吸電子末端基團繞丹寧衍生物或氰基辛酸酯單元,合成得到了四個D-π-A-π-A窄帶隙有機光伏小分子ITB-T-ID-TOR,ITB-T-ID-TCOA,DITB-T-ID-TOR及DITB-T-ID-TCOA,并表征了它們的分子結(jié)構(gòu)。通過紫外吸收光譜、電化學研究及熱失重分析等手段研究了它們的光物理性能。研究結(jié)果表明:這類窄帶隙化合物在300-900 nm內(nèi)都具有較好的光譜吸收性能,并且它們在5%失重時的分解溫度都在380 oC以上。以這4種化合物為活性層,制備了本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池,研究了它們的光伏性能。由于這類有機小分子的成膜性較差,因此器件的光電轉(zhuǎn)化性能較低。其中基于ITB-T-ID-TCOA的太陽能電池呈現(xiàn)出最好的光電轉(zhuǎn)換效率0.73%。
【關(guān)鍵詞】：亞氨基芪 異靛藍 D-π-A-π-A 染料敏化太陽能電池 異質(zhì)結(jié)太陽能電池
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 染料敏化太陽能電池（DSSCs）簡介11-24
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池（DSSCs）的基本原理12-13
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池常見性能表征參數(shù)13-14
• 1.2.3 染料敏化劑的發(fā)展現(xiàn)狀14-24
• 1.3 有機光伏小分子給體材料24-27
• 1.3.1 吡咯并吡咯二酮類（DPP）小分子給體材料24-25
• 1.3.2 異靛藍類（ID）小分子給體材料25-27
• 1.4 論文設(shè)計思想與創(chuàng)新點27-28
• 1.4.1 論文的設(shè)計思想27
• 1.4.2 論文的主要創(chuàng)新點27-28
• 第2章 實驗試劑及儀器測試方法28-30
• 2.1 實驗原料與試劑28-29
• 2.2 實驗儀器與測試條件和方法29-30
• 第3章 含有亞氨基芪單元的D-π-A-π-A型染料敏化太陽能電池的設(shè)計合成及性能研究30-44
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實驗部分31-35
• 3.2.1 實驗合成路線31-32
• 3.2.2 實驗步驟32-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-43
• 3.3.1 部分中間體和目標分子的合成及分子結(jié)構(gòu)表征35-36
• 3.3.2 化合物ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的熱穩(wěn)定性能36-37
• 3.3.3 化合物ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的密度泛函理論計算37
• 3.3.4 化合物ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的光學性能37-39
• 3.3.5 化合物ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的電化學性能39-40
• 3.3.6 ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的光伏性能40-41
• 3.3.7 ITB-T-ID-TCA與DITB-T-ID-TCA的電化學阻抗性能41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 含有亞氨基芪單元的D-π-A-π-A型本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的設(shè)計合成及性能研究44-53
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實驗部分45-47
• 4.2.1 合成路線45-46
• 4.2.2 實驗步驟46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-52
• 4.3.1 合成及其結(jié)構(gòu)表征47-48
• 4.3.2 溶解性與熱穩(wěn)定性能48-49
• 4.3.3 紫外可見吸收光譜49-50
• 4.3.4 電化學性能研究50-51
• 4.3.5 光伏性能研究51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 總結(jié)與展望53-54
• 參考文獻54-63
• 致謝63-64
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文64-65
• 附錄部分 產(chǎn)物核磁共振氫譜，，碳譜，質(zhì)譜65-77

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 齊珠釵;;3,7—二亞氨基(氨基)—2,6—二硫雜—4,8—二氮雜雙環(huán)[3,3,0]辛烷結(jié)構(gòu)鑒定[J];火炸藥;1983年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蔣虹;王強;屠樹江;馮友建;;~1H NMR法定量測定亞氨基二芐的含量[A];第十五屆全國波譜學學術(shù)會議論文摘要集[C];2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王成有;基于亞氨基芪電子給體的敏化染料及其性能[D];華東理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊春誠;基于10-甲氧基亞氨基芪的D-π-A-π-A有機小分子光伏材料的合成及其性能研究[D];湘潭大學;2016年

2 談世東;精氨酸脫亞氨基酶的分離及固定化[D];南京理工大學;2006年

3 徐焱;亞氨基二芐氣相催化脫氫制亞氨基芪反應(yīng)工藝研究[D];華東理工大學;2012年

4 曹煜東;4—亞氨基—（口惡）唑烷--2—酮類農(nóng)藥的合成研究[D];大連理工大學;2000年

5 蔡莉;改性亞氨基膦酸樹脂的制備與除氟性能研究[D];長安大學;2014年

6 胡衛(wèi)雅;BTC參與的亞氨基芪的合成研究[D];浙江大學;2008年

7 茅立華;精氨酸脫亞氨基酶基因克隆及在大腸桿菌中表達[D];南京理工大學;2005年

8 周劭桓迮;咪唑類新農(nóng)藥先導(dǎo)化合物的合成及其初步藥效試驗[D];廣西大學;2003年

9 趙水蓮;3-苯亞氨基吲哚衍生物的合成及藥理活性研究[D];浙江海洋學院;2015年

10 石蓉;不同結(jié)構(gòu)含硝基和亞氨基聚苯撐乙烯的合成與表征[D];華中師范大學;2015年

本文編號：854849