本文選題：聚合物太陽能電池　切入點：有機小分子太陽能電池　出處：《中國海洋大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于有機太陽能電池制備簡單、成本低以及可大面積制造的優(yōu)點，已經(jīng)在太陽能電池領(lǐng)域引起人們越來越多的興趣。本論文系統(tǒng)的概述了聚合物和有機小分子這兩類被廣泛研究的有機太陽能電池材料。苯并二茚類材料是由多元稠環(huán)連接而成，因此具有優(yōu)良的平面性以及較高的共軛程度，因而可以作為太陽電池給體材料中的給體單元。此外,苯并噻二唑（BT）也是被公認的最為有效的電子受體單元之一。 本論文以十二烷氧基苯基取代的苯并二茚類材料（IDT）為給體單元，分別與同樣具有給電子能力的三聯(lián)噻吩（D）單元以及具有吸電子能力二噻吩苯并噻二唑(A)共聚，得到D-D型結(jié)構(gòu)的共軛聚合物PIDT3T和D-A型結(jié)構(gòu)的共軛聚合物PIDTDTBT。以此來研究這兩種不同類型結(jié)構(gòu)的聚合物在熱穩(wěn)定性、光物理、電化學(xué)以及光伏性能方面的差異，分別采用熱失重分析（TGA）、紫外-可見吸收光譜（UV-vis）、伏安循環(huán)（CV）等手段表征其性質(zhì)。同時，本論文還將苯并二茚類材料（IDT）引入不同類型的側(cè)鏈，正己基側(cè)鏈（IDT-C6）和十二烷氧基側(cè)鏈（IDT-OC12），并以此為核，與二聯(lián)噻吩相連的苯并噻二唑偶聯(lián)合成兩類新型A-D-A結(jié)構(gòu)的小分子BTIDT-C6和BTIDT-OC12，以此來探索側(cè)鏈對分子的光物理、電化學(xué)以及光伏性能的影響。本論文通過實驗得到的結(jié)論如下： 1.基于IDT單元的聚合物PIDTDTBT與聚合物PIDT3T都具有比較好的熱穩(wěn)定性，分解溫度Td均超過了400℃。前者要比后者具有更寬的光譜吸收。此外，，PIDTDTBT的HOMO和LUMO能級分別為-5.30eV和-3.70eV，PIDT3T的HOMO和LUMO能級分別為-5.35eV和-3.55eV,能級帶隙分別為1.60eV和1.80eV，前者要比后者具有更窄的能級帶隙。在相同的測試條件下，模擬太陽光AM1.5，100mW/cm-2照射下，聚合物PIDTDTBT的光電轉(zhuǎn)換效率要比PIDT3T高很多，分別為4.52%和3.26%。 2.基于IDT單元的不同側(cè)鏈的兩類小分子BTIDT-C6和BTIDT-OC12在紫外吸收以及電化學(xué)方面沒有太大差異。其中，BTIDT-C6的HOMO和LUMO能級分別為-5.37eV和-3.71eV，BTIDT-OC12的HOMO和LUMO能級分別為-5.34eV和-3.73eV,電化學(xué)能級帶隙分別為1.66eV和1.61eV。但是后者的熔點要比前者低很多，分別是69.4℃和110.2℃。在相同的測試條件下，模擬太陽光AM1.5，100mW/cm-2照射下，BTIDT-C6的光電轉(zhuǎn)換效率要比BTIDT-OC12高20%左右，分別為4.83%和4.06%。對于場效應(yīng)晶體管性能方面，小分子BTIDT-C6比BTIDT-OC12具有更高的空穴遷移率，分別為5.4×10-4cm2/Vs和1.1×10-4cm2/Vs。
[Abstract]:Organic solar cells have the advantages of simple fabrication, low cost and large area fabrication. In this paper, two kinds of organic solar cell materials, polymer and organic small molecules, have been widely studied. Therefore, because of its excellent flatness and high conjugation degree, it can be used as a donor unit in solar cell donor materials. In addition, benzothiadiazole (BTZ) is also recognized as one of the most effective electron receptor units. In this paper, 12 alkoxy phenyl substituted benzodidene was used as donor unit, which was copolymerized with trithiophene dithiophene D unit and dithiophene benzothiadiazole (A) unit, respectively. The conjugated polymer PIDT3T with D-D structure and PIDTDTBT with D-A structure were obtained to study the differences in thermal stability, photophysics, electrochemistry and photovoltaic properties of these two kinds of polymers. Their properties were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), UV-vis absorption spectroscopy (UV-Vis) and voltammetry cyclic voltammetry (CVV). N-hexyl side chain IDT-C6) and 12 alkoxy side chain IDT-OC12 are used as the core to form two kinds of novel A-D-A structure small molecule BTIDT-C6 and BTIDT-OC12, so as to explore the photophysics of side chain pairs. The effects of electrochemistry and photovoltaic properties. The experimental results are as follows:. 1. Both polymer PIDTDTBT and polymer PIDT3T based on IDT unit have good thermal stability. In addition, the HOMO and LUMO levels of PIDT DTBT are -5.30eV and -3.70eV PIDT3T HOMO and LUMO energy levels are -5.35eV and -3.55eV respectively, the band gap is 1.60eV and 1.80eV, respectively. Has a narrower energy band gap. Under the same test conditions, The photovoltaic conversion efficiency of polymer PIDTDTBT is much higher than that of PIDT3T under simulated solar light irradiation of 100 MW / cm ~ (-2), which is 4.52% and 3.26, respectively. 2. There is no significant difference in UV absorption and electrochemistry between two kinds of small molecules BTIDT-C6 and BTIDT-OC12 based on different side chains of IDT unit, in which the HOMO and LUMO energy levels of TBIDT-C6 are -5.37eV and -3.71eV respectively. The HOMO and LUMO levels of BTIDT-OC12 are -5.34eV and -3.73eV, respectively. The band gap is 1.66 EV and 1.61 EV respectively, but the melting point of the latter is much lower than that of the former. Under the same test conditions, the photoconversion efficiency of BTIDT-C6 under simulated solar light irradiation was about 20% higher than that of BTIDT-OC12, 4.83% and 4.06, respectively. The hole mobility of BTIDT-C6 is higher than that of BTIDT-OC12, which is 5.4 脳 10 ~ (-4) cm ~ (-2) / Vs and 1.1 脳 10 ~ (-4) cm ~ (2 / V) respectively.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ25;TM914.4

【共引文獻】

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本文編號：1626376