全聚合物太陽(yáng)電池采用共軛聚合物作為電子給體和電子受體,具有良好的相穩(wěn)定性、器件穩(wěn)定性和力學(xué)性能,被視為一類(lèi)很有潛力的有機(jī)太陽(yáng)電池。近年來(lái),由于在給受體材料設(shè)計(jì)、薄膜形貌調(diào)控以及器件工程方面的發(fā)展,全聚合物太陽(yáng)電池的性能得到了極大的提升,但是相對(duì)于采用小分子非富勒烯材料為受體的聚合物太陽(yáng)電池,全聚合物太陽(yáng)電池的性能仍然存在一定的差距。高效的共軛聚合物受體材料對(duì)于全聚合物太陽(yáng)電池至關(guān)重要,本論文圍繞傒二酰亞胺(PDI)和萘二酰亞胺(NDI)單元,開(kāi)發(fā)了一系列新型聚合物受體,探究聚合物受體材料在全聚合物太陽(yáng)電池器件中的性能。在第二章中,我們利用Sonogashira聚合方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),采用異構(gòu)單體合成了異構(gòu)聚合物受體材料PA和MA。我們的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)位連接的聚合物PA顯示出更好的溶解性、更強(qiáng)的π-π堆積和更合適的共混形貌,所以基于對(duì)位連接的聚合物PA的電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率(3.29%)高于基于間位連接的聚合物MA的器件的效率(0.92%)。此外,我們還合成了一系列無(wú)規(guī)共聚物,其中基于共聚物PA-M01的電池器件的效率為4.11%。在第三章中,我們通過(guò)化學(xué)合成構(gòu)筑了強(qiáng)給電子單元烷氧基噻吩,并將其引入到共軛聚合物受體材料的主鏈中,成功合成了新型聚合物受體材料PPDI-TO和PNDI-TO。烷氧基噻吩的引入能夠有效抬升聚合物的LUMO能級(jí)并拓寬聚合物的吸收光譜�；赑PDI-TO和PNDI-TO的電池器件分別獲得2.8%和3.7%的能量轉(zhuǎn)換效率。在第四章中,我們采用空間位阻更小的聯(lián)呋喃代替N2200中的聯(lián)噻吩,合成了新的聚合物受體材料NFu。DFT模擬顯示NFu分子平面較N2200分子平面具有更小的二面角。光譜吸收顯示NFu在長(zhǎng)波區(qū)的吸收明顯增強(qiáng),進(jìn)一步說(shuō)明了NFu分子間具有強(qiáng)烈的π-π作用力。基于PTzBI和NFu共混制備的電池器件的效率為7.80%,說(shuō)明NFu是一種有潛力的高效有機(jī)太陽(yáng)電池受體材料。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB34;TM914.4
【部分圖文】：

1.2.2 全聚合物太陽(yáng)電池器件的光伏參數(shù)在光照條件下，全聚合物太陽(yáng)電池器件的電流密度（J）與電壓（V）之間的關(guān)系圖 1-2（b）所示。其中，短路電流密度（Jsc）是器件的最大輸出電流密度，主要受入光強(qiáng)、電荷分離效率和載流子遷移率的影響。因此，為了實(shí)現(xiàn)最大的光收集，活性層須具有寬的吸收光譜。開(kāi)路電壓（Voc）是器件處于開(kāi)路時(shí)的電壓值，與空穴和電子準(zhǔn)米能級(jí)的分裂有關(guān)，Voc=1 （EFn- EFp），其中 EFn和 EFp分別是電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)填充因子（FF）是器件最大輸出功率（Pm）與 Voc和 Jsc的乘積之間的比率，由自由荷的提取和復(fù)合之間的競(jìng)爭(zhēng)決定。FF= = ，Jmp和 Vmp（如圖 1-2b）分別最大功率點(diǎn)處的電流密度和電壓。能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）定義為 Pm與入射光輸入功（Pin）之間的比率，即 PCE= ×100% = 。

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本文編號(hào)：2822315