本文關鍵詞：窄帶隙D-A型有機共軛聚合物材料的設計、合成及光伏性能研究

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【摘要】：近年來,能源的消耗量越來越大,新能源就成了全球關注的焦點,其中太陽能最為熱門,目前無機硅太陽能電池產業(yè)化較多,但其存在一些原料昂貴,質量大,污染嚴重等缺點,有機聚合物太陽能電池因其成本低,質量輕,可做柔性器件等優(yōu)點引起科學家的關注。本文圍繞D-A型共軛聚合物材料,設計合成一系列新型的D-A給體材料,并對這些聚合物做一些性能表征測試,如:電化學,紫外光譜,熱穩(wěn)定性以及光伏性能的研究,并有了初步的結果,各章的主要內容如下:設計合成一種新型構建D-A結構富電子中間體TI單元,以DTBT及其衍生物為受體,設計合成了3種D-A型共聚物,P1,P2,P3,TI結構的共聚有著較寬的吸收,薄膜的吸收范圍是350-700 nm,窄帶隙的材料可以吸收更多的太陽能。其中器件效率最高的是P3:PC71BM,效率達到2.73%,同時有著較高的遷移率2.84×10 5 cm2 V?1 s?1。把柔性烷基鏈換成C24支鏈,增加給體和受體之間的橋聯(lián)基團噻吩的個數(shù),以BT為受體,設計合成三種D-A型共聚物,即聚合物PTIBT,PTITBT和PTIDTBT,結果表明效率最高的是給受體之間增加一個噻吩基團的時候,即聚合物PTITBT,PCE為5.83%,VOC=0.69 V,JSC=13.92 mA/cm2,FF=61.8%,通過研究,發(fā)現(xiàn)這類材料的吸收較寬,即帶隙較窄,能級適中,熱穩(wěn)定性也較好,TI結構是一種新的給電子單元,是一種理想的可以用來構建D-A共軛單元的材料。將咔唑引入到梯形低聚亞苯烯結構中,設計合成了一種以DTBT為受體的D-A共聚物,并對其進行了一些測試,如紫外,電化學,并初步應用到有機太陽能電池中,雖然其效率不是很高,但是聚合物本身的分子量較大,吸收較寬,穩(wěn)定性好,同樣是一種優(yōu)異的有機半導體材料。后期器件的優(yōu)化還在進一步的實驗探索中。
【關鍵詞】：有機太陽能電池 給體材料 D-A結構 TI結構單元
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O631.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機太陽能電池的工作原理及性能參數(shù)10-11
• 1.3 有機太陽能電池的器件結構11-14
• 1.3.1 單層結構11-12
• 1.3.2 雙層結構12-13
• 1.3.3 本體異質結構13
• 1.3.4 疊層結構13-14
• 1.3.5 反向（倒置）結構14
• 1.4 有機太陽能電池材料14-23
• 1.4.1 有機太陽能電池給體材料14-21
• 1.4.2 有機太陽能電池受體材料21-23
• 1.5 有機太陽能電池給體材料的設計原則23-24
• 1.6 論文的主要內容及意義24-25
• 第二章 基于噻吩并吲哚和BT衍生物的D-A共聚物的設計、合成表征及側鏈對光伏性能影響25-38
• 2.1 分子設計25-26
• 2.2 實驗部分26-31
• 2.2.1 試劑與儀器26
• 2.2.2 化合物的合成26-31
• 2.2.3 化合物的性質表征測試31
• 2.3 結果與討論31-37
• 2.3.1 聚合物合成方法討論31-32
• 2.3.2 聚合物熱穩(wěn)定性研究32-33
• 2.3.3 聚合物紫外光譜性質研究33-34
• 2.3.4 聚合物電化學性質研究34-35
• 2.3.5 聚合物理論計算35
• 2.3.6 光伏性能研究35-37
• 2.4 本章小結37-38
• 第三章 基于噻吩并吲哚與BT的D-A型高效率太陽能電池共聚物設計、合成及性能研究38-50
• 3.1 分子設計38-39
• 3.2 實驗部分39-42
• 3.2.1 試劑與儀器39
• 3.2.2 化合物的合成39-42
• 3.3 結果與討論42-48
• 3.3.1 聚合物合成及測試方法討論42
• 3.3.2 聚合物熱穩(wěn)定性研究42-43
• 3.3.3 聚合物紫外光譜性質研究43-44
• 3.3.4 聚合物電化學性質研究44-45
• 3.3.5 聚合物理論計算45-46
• 3.3.6 光伏性能研究46-48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 基于七環(huán)并苯與DTBT的D-A型共聚物設計、合成及性能研究50-56
• 4.1 分子設計50
• 4.2 實驗部分50-53
• 4.2.1 試劑與儀器50-51
• 4.2.2 化合物的合成51-53
• 4.3 結果與討論53-55
• 4.3.1 聚合物合成方法討論53
• 4.3.2 聚合物紫外光譜性質研究53-54
• 4.3.3 聚合物電化學性質研究54
• 4.3.4 聚合物光伏性能研究54-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第五章 總結與展望56-58
• 5.1 總結56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻58-63
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文63-64
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利64-65
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目65-66
• 致謝66

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