【摘要】：當今,科技日新月異,經(jīng)濟不斷飛速發(fā)展,人們對能源的需求越來越大,然而傳統(tǒng)的化石能源儲量十分有限,加之,環(huán)境問題也較為突出,因此人們不斷嘗試和發(fā)展新型可再生能源,而太陽能作為新能源的一種,以其無污染、儲量高、成本低廉等優(yōu)勢,受到眾多研究者地關(guān)注,其中有機太陽能電池質(zhì)地輕、成本低、易于制成柔性器件,更是廣受科學家地青睞。目前,本體異質(zhì)結(jié)型聚合物太陽能電池(PSCs),最高光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到了 14.9%,而染料敏化太陽能電池(DSSCs),其最高光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到了 14.3%。但是,距離商業(yè)應(yīng)用還有很長一段路程,因此需要研究者不斷嘗試和發(fā)現(xiàn)新型、易于調(diào)節(jié)、高效的光活性材料。本文設(shè)計并合成了聚合物電子給體材料和有機染料敏化電池材料,并從材料的熱穩(wěn)定性、光物理性能、電化學性能、光伏性能等方面進行了系統(tǒng)的研究。另外采用了超快光譜技術(shù),從微觀角度研究了染料敏化太陽能電池的光譜動力學,進一步闡明了染料敏化劑的光伏性能。本論文內(nèi)容如下:1.設(shè)計并合成了以Ullizine為基元的二元共軛聚合物PB和三元共軛聚合物PT,利用凝膠滲透色譜和熱重分析表征了聚合物的分子量和熱穩(wěn)定性,并研究了聚合物的光物理性能、電化學性能和光伏性能�；诠簿畚颬B和PT作為電子給體材料的聚合物太陽能電池器件,研究結(jié)果表明,二元共聚物PB由于具有較低的能級水平,從而獲得較高開路電壓,而側(cè)鏈含Ullazine結(jié)構(gòu)基元的三元共聚物PT具有更寬的吸收光譜和更高的空穴遷移率,從而獲得了更高的短路電流和能量轉(zhuǎn)換效率。2.從染料敏化劑XD2出發(fā),雖其光電轉(zhuǎn)換效率達到6%以上,但是其吸收光譜較窄,摩爾吸光系數(shù)較低,通過改變苯環(huán)引入噻吩作π橋,以增加染料的共軛,希望拓寬光譜及增加摩爾消光系數(shù),以獲取更高的光電轉(zhuǎn)化效率,設(shè)計并合成了以三苯胺為染料給體,DPP為第一受體,氰基乙酸為第二受體,以噻吩雙建作為π橋的D-π-A1-π-A2型的有機染料XD3,將其應(yīng)用到DSSCs中,并對其光物理性能、電化學性能和光伏性能進行了全面的研究,發(fā)現(xiàn)XD3具有較高的摩爾吸光系數(shù)和更寬的光譜,在持續(xù)光照下效率能夠穩(wěn)定,最終獲得4.49%的光電轉(zhuǎn)化效率。3.為了更進一步揭示染料敏化劑XD2和XD3的π橋結(jié)構(gòu)對其光伏性能的影響關(guān)系,利用飛秒光譜、納秒光譜從微觀角度研究了兩者光譜動力學,兩者無論是在THF溶液,還是接枝在氧化物薄膜上都表現(xiàn)出明顯的斯托克位移,熒光淬滅效率達到了 90%以上,空穴注入效率也達到了 90%以上。
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個竹Ｌ＾Ｊ逡逑來逡逑圖ｉ．ｉ聚合物器件結(jié)構(gòu)逡逑體材料逡逑基亞乙烯基（ＰＰＶ）衍生物類逡逑年代，ＰＰＶ材料首次被當作光電材料使用，此之后，Ｈｅｅｇｅｒ研宄團隊報道了第一個以ＭＥＨ－ＰＰ材料，混合后直接用于活性層制成聚合物太陽能生物，ＭＤＭ０－ＰＰＶ也被開發(fā)出來，發(fā)現(xiàn)它具有３邋％以上％。然而這類聚合物帶隙一般大于２邋ｅＶ，效率低。逡逑

（ＢＤＴ），，引達省并二噻吩（ＩＤＴ）等，而受體單元主要有苯并噻二唑（ＢＴ），二噻吩苯逡逑并噻二唑（ＤＴＢＴ），二噻吩基－二酮吡咯并吡咯（ＤＴＤＰＰ），噻吩并噻吩（ＴＴ），噻吩逡逑并吡咯酮（ＴＰＤ），異靛（ＩＩＤ）等，這些給受體單元總結(jié)如下圖１．４（ａ，ｂ）。逡逑Ｒ邐４－邐Ｒ＾Ｒ逡逑▲邋Ｈ邋Ａ邋Ｍ邋＾＃＾q咤義賢跡保闖＜模輛酆銜鋦澹ǎ幔┖褪芴宓ピǎ猓╁義掀渲校模校惺怯謝夥牧現(xiàn)形繾幽芰锨康牡ピ�，以掗斝ＤＰＰ结箿膝辶x顯牟牧希浣峋閱芑嵯嘍越蝦�，链撯，踪t飪杉展餛滓蠶嘍越峽�，因此辶x夏芰孔氏嘍越細摺６眨歟歟幔椋睿迨且恢滯本哂懈�、受道`幽芰Φ慕峁夠�，辶x瞎�，Ｍｉｃｈａｅｌ邋繚}櫻簦澹煅繡懲哦影閹迷諶玖廈艋裟艿緋刂兇魑艋粒義喜⑷〉茫福埃ヒ隕系墓獾繾�。受此启发，本课题讬麦胆尝试，薁钪^渥麇義銜宓ピ刖酆銜鍰裟艿緋刂�，并与钦n繾擁ピ模校辛雍銑尚灤偷膩義希沖義

本文編號：2657830