本文關(guān)鍵詞：窄帶隙D-A型有機(jī)共軛聚合物材料的設(shè)計(jì)、合成及光伏性能研究

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)太陽(yáng)能電池 給體材料 D-A結(jié)構(gòu) TI結(jié)構(gòu)單元

【摘要】：近年來(lái),能源的消耗量越來(lái)越大,新能源就成了全球關(guān)注的焦點(diǎn),其中太陽(yáng)能最為熱門(mén),目前無(wú)機(jī)硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化較多,但其存在一些原料昂貴,質(zhì)量大,污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池因其成本低,質(zhì)量輕,可做柔性器件等優(yōu)點(diǎn)引起科學(xué)家的關(guān)注。本文圍繞D-A型共軛聚合物材料,設(shè)計(jì)合成一系列新型的D-A給體材料,并對(duì)這些聚合物做一些性能表征測(cè)試,如:電化學(xué),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(jié)果,各章的主要內(nèi)容如下:設(shè)計(jì)合成一種新型構(gòu)建D-A結(jié)構(gòu)富電子中間體TI單元,以DTBT及其衍生物為受體,設(shè)計(jì)合成了3種D-A型共聚物,P1,P2,P3,TI結(jié)構(gòu)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(yáng)能。其中器件效率最高的是P3:PC71BM,效率達(dá)到2.73%,同時(shí)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(tuán)噻吩的個(gè)數(shù),以BT為受體,設(shè)計(jì)合成三種D-A型共聚物,即聚合物PTIBT,PTITBT和PTIDTBT,結(jié)果表明效率最高的是給受體之間增加一個(gè)噻吩基團(tuán)的時(shí)候,即聚合物PTITBT,PCE為5.83%,VOC=0.69 V,JSC=13.92 mA/cm2,FF=61.8%,通過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)這類材料的吸收較寬,即帶隙較窄,能級(jí)適中,熱穩(wěn)定性也較好,TI結(jié)構(gòu)是一種新的給電子單元,是一種理想的可以用來(lái)構(gòu)建D-A共軛單元的材料。將咔唑引入到梯形低聚亞苯烯結(jié)構(gòu)中,設(shè)計(jì)合成了一種以DTBT為受體的D-A共聚物,并對(duì)其進(jìn)行了一些測(cè)試,如紫外,電化學(xué),并初步應(yīng)用到有機(jī)太陽(yáng)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(jī)半導(dǎo)體材料。后期器件的優(yōu)化還在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索中。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽(yáng)能電池 給體材料 D-A結(jié)構(gòu) TI結(jié)構(gòu)單元
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理及性能參數(shù)10-11
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的器件結(jié)構(gòu)11-14
• 1.3.1 單層結(jié)構(gòu)11-12
• 1.3.2 雙層結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.3 本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)13
• 1.3.4 疊層結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.5 反向（倒置）結(jié)構(gòu)14
• 1.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池材料14-23
• 1.4.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料14-21
• 1.4.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料21-23
• 1.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料的設(shè)計(jì)原則23-24
• 1.6 論文的主要內(nèi)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(shè)計(jì)、合成表征及側(cè)鏈對(duì)光伏性能影響25-38
• 2.1 分子設(shè)計(jì)25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)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(zhì)表征測(cè)試31
• 2.3 結(jié)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(zhì)研究33-34
• 2.3.4 聚合物電化學(xué)性質(zhì)研究34-35
• 2.3.5 聚合物理論計(jì)算35
• 2.3.6 光伏性能研究35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于噻吩并吲哚與BT的D-A型高效率太陽(yáng)能電池共聚物設(shè)計(jì)、合成及性能研究38-50
• 3.1 分子設(shè)計(jì)38-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)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(jié)果與討論42-48
• 3.3.1 聚合物合成及測(cè)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(zhì)研究43-44
• 3.3.4 聚合物電化學(xué)性質(zhì)研究44-45
• 3.3.5 聚合物理論計(jì)算45-46
• 3.3.6 光伏性能研究46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 基于七環(huán)并苯與DTBT的D-A型共聚物設(shè)計(jì)、合成及性能研究50-56
• 4.1 分子設(shè)計(jì)50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)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(jié)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(zhì)研究53-54
• 4.3.3 聚合物電化學(xué)性質(zhì)研究54
• 4.3.4 聚合物光伏性能研究54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 總結(jié)56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文63-64
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利64-65
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目65-66
• 致謝66

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2 任斌;賴樹(shù)明;陳衛(wèi);黃河;;有機(jī)太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年09期

3 錢(qián)伯章;;高效有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];橡塑技術(shù)與裝備;2008年04期

4 周洪英;;科學(xué)家有望開(kāi)發(fā)出低成本性能卓越的有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];功能材料信息;2010年Z1期

5 ;最輕薄有機(jī)太陽(yáng)能電池問(wèn)世[J];化工中間體;2012年04期

6 錢(qián)伯章;;最薄最輕的有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];國(guó)外塑料;2012年03期

7 ;德國(guó)企業(yè)創(chuàng)立了有機(jī)太陽(yáng)能電池效率世界新高[J];功能材料信息;2013年02期

8 賀素姣;;有機(jī)太陽(yáng)能電池材料與器件的研究進(jìn)展[J];化工技術(shù)與開(kāi)發(fā);2013年09期

9 劉佩華,田禾;有機(jī)太陽(yáng)能電池材料近期進(jìn)展(上)[J];上�；�;1999年11期

10 劉佩華,田禾;有機(jī)太陽(yáng)能電池材料近期進(jìn)展(下)[J];上�；�;1999年12期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 范斌;田清勇;白華;;可溶性小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 杝隆建;杝正_7;李宜璇;;可撓式有機(jī)太陽(yáng)能電池之發(fā)展技術(shù)[A];海峽兩岸第十六屆照明科技與營(yíng)銷研討會(huì)專題報(bào)告暨論文集[C];2009年

3 劉艷;曾慶華;張憲璽;姜建壯;;卟啉、酞菁類有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2006年

4 陳濤;仰志斌;彭慧勝;;基于碳納米管纖維的有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 仰志斌;陳濤;何瑞旋;彭慧勝;;基于取向碳納米管膜的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 張堅(jiān);楊棟;周玲玉;陳令成;趙斌;李燦;;化學(xué)改性氧化石墨烯作為有機(jī)太陽(yáng)能電池空穴傳輸層[A];2012年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)（暨第十二屆全國(guó)高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)論文報(bào)告）會(huì)議論文集[C];2012年

7 趙儀;;有機(jī)太陽(yáng)能電池中的相干電荷和能量轉(zhuǎn)移[A];第十三屆全國(guó)化學(xué)動(dòng)力學(xué)會(huì)議報(bào)告摘要集[C];2013年

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9 易院平;韓廣超;沈星星;;有機(jī)太陽(yáng)能電池電子過(guò)程的理論模擬[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第17分會(huì)：光電功能器件[C];2014年

10 馬廷麗;;柔性及疊層薄膜有機(jī)太陽(yáng)能電池研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 顧鋼;德支持企業(yè)開(kāi)發(fā)有機(jī)太陽(yáng)能電池[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 記者 毛黎;美評(píng)估有機(jī)太陽(yáng)能電池對(duì)環(huán)境的影響[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 本報(bào)駐美國(guó)記者 田學(xué)科;突破有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)瓶頸[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

4 劉霞;控制電子自旋可提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

5 記者 邰舉;疊層型有機(jī)太陽(yáng)能電池接近商用[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

6 蔡佳;美國(guó)研發(fā)可拉伸有機(jī)太陽(yáng)能電池[N];中國(guó)建材報(bào);2011年

7 華凌;小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池增效50%[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

8 本版編輯邋張浩 鄭曉春 鄧國(guó)慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉;2007年世界科技發(fā)展回顧(七)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

9 記者 馬悍德;青海有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)獲重大進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 記者 賈明;青海有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)取得重大進(jìn)展[N];青海日?qǐng)?bào);2014年

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1 許美鳳;高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽(yáng)能電池的界面研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 劉小銳;幾種有機(jī)太陽(yáng)能電池供體材料的光伏性能[D];西南大學(xué);2015年

3 黨東鋒;含噻吩或噻吩稠環(huán)單元的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2015年

4 徐偉龍;有機(jī)太陽(yáng)能電池微納結(jié)構(gòu)及光物理特性研究[D];山東大學(xué);2016年

5 聶日明;透明陰極界面修飾及其在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換器件中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳大正;反轉(zhuǎn)有機(jī)太陽(yáng)能電池器件優(yōu)化與穩(wěn)定性研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

7 王之哲;新型有機(jī)太陽(yáng)能電池中銀薄膜電極研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 于偉利;電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機(jī)太陽(yáng)能電池[D];吉林大學(xué);2009年

9 喬芬;基于聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的研制與表征[D];大連理工大學(xué);2010年

10 陳向東;有機(jī)太陽(yáng)能電池中的光物理過(guò)程研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

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1 史紹華;有機(jī)太陽(yáng)能電池中電極修飾的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 豐艷婷;有機(jī)太陽(yáng)能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的理論研究[D];遼寧大學(xué);2015年

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4 童培謙;有機(jī)太陽(yáng)能電池中摻入包覆型金納米棒的優(yōu)化研究[D];太原理工大學(xué);2016年

5 陳志才;吡咯并吡咯二酮給、受體的設(shè)計(jì)合成及應(yīng)用[D];杭州師范大學(xué);2016年

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8 張春霞;基于PCDTBT:PC_(71)BM的有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究[D];吉林大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：608360