本文選題：有機(jī)太陽能電池　切入點(diǎn)：給體材料　出處：《蘇州大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：有機(jī)太陽能電池因具有柔性、質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)而成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)�；诰酆衔锖透焕障┭苌餅榻o受體材料的本體異質(zhì)結(jié)光伏器件獲得了快速的發(fā)展,其單層電池和疊層電池的光電轉(zhuǎn)換效率都分別超過了10%和11%。目前給受體共軛聚合物已經(jīng)成為有機(jī)太陽能電池的主要的給體材料。因此設(shè)計(jì)合成與富勒烯衍生物(PC71MB和PC61MB)受體材料能級相匹配的給體光伏材料是發(fā)展有機(jī)太陽能電池的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本論文的第一部分工作主要是設(shè)計(jì)并合成了基于5,6-二氟苯[1,2,5]并噻二唑基團(tuán)的兩個(gè)聚合物P1和P2。P1和P2是分別以噻吩和硒吩為給體單元的D-A共軛聚合物,并以這兩個(gè)聚合物作為給體材料我們制備了有機(jī)太陽能電池。在未加入添加劑的條件下,基于P1和PC71BM共混體系的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了5.48%。盡管P2和P1具有相似的前線軌道能級,但是P2和PC71BM共混的光伏性能較差。加入添加劑DIO后,這兩個(gè)聚合物的光伏體系的效率都在6.6%左右。通過原子力顯微鏡(AFM)和空間電荷限制電流(SCLC)表征,我們發(fā)現(xiàn)添加劑DIO在P2體系中發(fā)揮著著重要的作用,促使活性層具有更優(yōu)異的形貌和更高的空穴及電子遷移率。第二部分工作主要是設(shè)計(jì)并合成了三個(gè)具有相同骨架但側(cè)鏈不同的基于3-氟噻吩[3,4-b]噻吩-2-甲酸酯基團(tuán)的聚合物。聚合物P3、P4和P5的受體單元的側(cè)鏈碳原子數(shù)目相同、氟原子數(shù)目逐漸減小。我們將這三個(gè)聚合物作為給體材料制備了有機(jī)太陽能電池。通過表征測試可知基于P3和P4的光伏器件的效率都比較低,而以P5為給體材料制備的有機(jī)太陽能電池的短路電流為11.98 m A/cm2,開路電壓為0.85 V,填充因子為59.4%,促使其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了6.05%。AFM測量揭示了P5體系具有納米尺寸的相分離及連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),展現(xiàn)了優(yōu)異的成膜質(zhì)量和器件性能。
[Abstract]:Organic solar cells have become a hot research area in academia and industry because of their advantages of flexibility, light weight and low cost.Bulk heterojunction photovoltaic devices based on polymer and fullerene derivatives have been developed rapidly. The photovoltaic conversion efficiency of monolayer and laminated cells is over 10% and 11% respectively.At present, conjugated polymers have become the main donor materials for organic solar cells.Therefore, the design and synthesis of donor photovoltaic materials that match the energy levels of PC71MB and PC61MBreceptor materials are an important step in the development of organic solar cells.In the first part of this thesis, we designed and synthesized two polymers, P1, P2.P1 and P2, which are D-A conjugated polymers with thiophene and selenophene as donor units, respectively.The organic solar cells were prepared by using these two polymers as donor materials.The optoelectronic conversion efficiency based on P1 and PC71BM blends is 5.48 without additive.Although P2 and P1 have similar frontier orbital energy levels, the photovoltaic properties of P2 and PC71BM blends are poor.After the addition of additive DIO, the efficiency of the photovoltaic system of the two polymers is about 6.6%.It is found that the additive DIO plays an important role in P2 system by atomic force microscopy (AFM) and space charge-limited current (SCLC) characterization, which makes the active layer have better morphology and higher hole and electron mobility.In the second part, three polymers with the same skeleton but different side chains were designed and synthesized based on the 3-fluorothiophene [34-b] thiophene -2-formate group.The number of side chain carbon atoms in the receptor units of P _ 3 P _ 4 and P _ 5 is the same, while the number of fluorine atoms decreases gradually.Organic solar cells were prepared by using these three polymers as donor materials.The results of characterization test show that the efficiency of the photovoltaic devices based on P3 and P4 is low.Separate and continuous network structure,Excellent film forming quality and device performance are demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4;O631

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本文編號：1706923