本文關(guān)鍵詞：苯并二噻吩和氟代苯并噻二唑交替聚合物的合成及其光伏性能研究

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【摘要】：共軛聚合物一直是聚合物太陽(yáng)能電池(PSCs)的一個(gè)熱點(diǎn),由于其良好的光電性能以及可制備柔性器件的特點(diǎn)。本論文的主要通過(guò)用不同的結(jié)構(gòu)修飾供體單元以及受體單元,設(shè)計(jì)合成了一系列交替聚合物,通過(guò)考察不同結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物電化學(xué)性能以及其光伏性能的影響,并進(jìn)行了聚合物太陽(yáng)能電池的應(yīng)用研究。以二維結(jié)構(gòu)苯并二噻吩為母體,在其側(cè)翼噻吩上通過(guò)引入烷硫基設(shè)計(jì)合成了4,8-二[2-(5-辛烷基硫代)噻吩基]-苯并二噻吩(BDTTs)和4,8-二[2-(4,5-二辛烷基硫代)噻吩基]-苯并二噻吩(BDTTss)兩個(gè)供體單元,并在氟代苯并噻二唑的苯環(huán)上引入烷基噻吩基團(tuán)設(shè)計(jì)合成了4,7-雙(2-噻吩基)-5-[2-(5-十二烷)噻吩基)]-6-氟-苯并噻二唑(DTftBT)以及合成了4,7-雙(2-噻吩基)-5-氟-苯并噻二唑(DTfBT)受體單元。將供體單元和受體單元通過(guò)Stille反應(yīng)聚合得到了四個(gè)聚合物�？疾炝瞬煌男揎椊Y(jié)構(gòu)對(duì)聚合物的光學(xué)、電化學(xué)以及光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)供體單元上的烷硫基引入能夠降低了聚合物最高已占據(jù)軌道(HOMO)能級(jí),并且其數(shù)目越多聚合物的溶解性越好。制備了基于PBDTTss-DTfBT和PBDTTss-DTftBT的器件,通過(guò)退火處理、溶劑以及不同質(zhì)量比的聚合物／受體材料等器件工藝的優(yōu)化�；赑BDTTss-DTfBT器件的最高光電轉(zhuǎn)化效(PCE)為6.27%,其開(kāi)路電壓(Voc)為0.89 V,短路電流密度(Jsc)為11.7 mA/cm2,填充因子(FF)為60.5%。選擇了雙氟代苯并噻二唑(DTdfBT)為受體單元,與雙烷硫基苯(PsDT)或雙烷氧基苯(PDT)供體單元通過(guò)Stille反應(yīng)聚合得到了PPsDT-DTdfBT和PPDT-DTdfBT�？疾炝司酆衔镏麈溕系姆枪矁r(jià)鍵作用對(duì)聚合物的光學(xué)、電化學(xué)以及光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)苯環(huán)上的烷氧基與受體單元上的噻吩環(huán)之間形成了非共價(jià)鍵作用,增強(qiáng)了聚合物主鏈上π-π堆疊的共面性。當(dāng)苯環(huán)上的烷硫基取代烷氧基時(shí),較大地影響了聚合物的光伏性能,其器件的PCE只有0.12%。基于PPDT-DTdfBT的器件最高PCE為6.19%,其Voc為0.76 V,Jsc為11.mA/cm2, FF為70.2%。另外制備了基于PPDT-DTdfBT活性層厚度從90 nm增厚為220 nm的器件,得到的PCE為5.46%,其Voc為0.74 V,Jsc為12.48 mA/cm2, FF為59.01%。
【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽(yáng)能電池 苯并二噻吩 氟代苯并噻二唑 光電轉(zhuǎn)化效率
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O631.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 聚合物太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程10-11
• 1.3 聚合物太陽(yáng)能電池的工作原理11-12
• 1.4 聚合物太陽(yáng)能電池器件的結(jié)構(gòu)12
• 1.5 聚合物太陽(yáng)能電池的相關(guān)性能參數(shù)12-13
• 1.6 聚合物太陽(yáng)能電池活性層材料13-21
• 1.6.1 活性層受體材料14
• 1.6.2 活性層有機(jī)聚合物給體材料14-21
• 1.7 論文的研究目的21
• 1.8 論文的研究?jī)?nèi)容21-23
• 1.8.1 單體與聚合物的合成21-22
• 1.8.2 聚合物的表征22-23
• 2 基于二維結(jié)構(gòu)苯并二噻吩單元聚合物的合成及其光伏性能研究23-47
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-36
• 2.2.1 材料的表征與儀器24-25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑25-26
• 2.2.3 BDTTs(M1)和BDTTss(M2)供體單元的合成26-29
• 2.2.4 DTfBT(M3)和DTftBT(M4)受體單元的合成29-33
• 2.2.5 聚合物的合成33-36
• 2.3 結(jié)果與討論36-46
• 2.3.1 合成與表征36-37
• 2.3.2 聚合物的熱穩(wěn)定性37
• 2.3.3 聚合物的光學(xué)性能37-39
• 2.3.4 聚合物的電化學(xué)性能39-41
• 2.3.5 聚合物器件的光伏性能及形貌41-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 3 基于雙氟代苯并噻二唑受體單元聚合物的合成與其光伏性能研究47-62
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分48-51
• 3.2.1 材料的表征與儀器48
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑48
• 3.2.3 PsDT(M5)和PDT(M6)受體單元的合成48-50
• 3.2.4 聚合物的合成50-51
• 3.3 結(jié)果與討論51-60
• 3.3.1 合成與表征51-52
• 3.3.2 聚合物的熱穩(wěn)定性52
• 3.3.3 聚合物的光學(xué)性能52-54
• 3.3.4 聚合物的電化學(xué)性能54-55
• 3.3.5 聚合物的光伏性能55-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 4 結(jié)論62-63
• 4.1 總結(jié)62
• 4.2 創(chuàng)新點(diǎn)62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70-71
• 附錄B 化合物和聚合物的核磁譜圖71-96

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：679917