首页 > 学术论文

芘功能化二嵌段共轭聚合物的协同组装及其在有机太阳能电池中的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:41:08
热度:

芘功能化二嵌段共轭聚合物的协同组装及其在有机太阳能电池中的研究【摘要】:近年来,有机太阳能电池因其质量轻、柔性强、成本低的特点受到了广泛的关注。但其器件光电转换率低,性能不稳定制约

【摘要】:近年来,有机太阳能电池因其质量轻、柔性强、成本低的特点受到了广泛的关注。但其器件光电转换率低,性能不稳定制约了其在商业化上的发展。为了提高有机太阳能电池的光电转换效率和稳定性,可从两个方面进行,一是设计合成新的给体和受体材料以调控活性层的形貌,另一个就是对器件结构进行进一步的优化,如界面层等。针对以上两个方面,本文合成具有相同基团的给体和受体材料以及高导电性的复合材料,分别对活性层形貌进行调控和对器件性能进行优化。主要内容如下: 本文首先证明了一个非常简易的形成稳定和有序BHJ纳米形貌的方法。文章中成功合成了新颖的芘(Py)-功能化二嵌段共聚物聚3-己基噻吩-b-聚3-(10-(1-芘)癸氧基)噻吩(P3HT-b-P3TPy)和芘(Py)-功能化富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61-丁酸芘酯(PCBPy)。功能化富勒烯和P3TPy段之间Py基团相互交叉堆叠的π-π作用可以使P3HT-b-P3TPy与PCBPy进行协同组装,并且Py基团的定向作用也可以提高分子的排例。与常态和热处理相比,溶剂退火中膜的缓慢生长可以促进P3HT-b-P3TPy:PCBPy的协同组装。值得注意的是,微观结构的组装很大程度上取决于聚噻吩链间的相互作用与Py基团相互作用之间的竞争。共聚物中P3TPy段比例低时,共混物的形貌与P3HT:PCBM的相类似。然而,Py基团的量达到一定程度时则趋向于P3HT-b-P3TPy和PCBPy分子间的π-π相互堆叠作用。因此,P3HT-b-P3TPy(3/1)和PCBPy在异质结界面处形成了有序的纳米线结构,其区域大小约为10-20nm,这刚好可以扩大给受体界面面积和提供电子-空穴传输双连续通道以利于电荷的有效传输。此外,P3HT-b-P3TPy和PCBPy间协同组装可有效地抑制PCBPy的相分离,从而提高共混物形貌的稳定性。 然后,重新合成了二嵌段聚合物聚3-己基噻吩-b-聚3-(10-(1-芘)癸氧基)噻吩(P3HT-b-P3TPy),通过其芘基团与单壁碳纳米管的π-π堆叠作用使聚合物负载在碳纳米管上,从而分散得到了复合材料SWNTs/P3HT-b-P3TPy。该复合材料具有很好的电荷传输性能,预计可在正向体相异质结太阳能电池替代LiF作为电子传输层,也可在反向器件中修饰ZnO的缺陷并提高其电子的传导率,最终提高器件的光电转换效率。 【关键词】:聚合物太阳能电池 二嵌段共轭聚合物 协同组装 π-π堆叠 单壁碳纳米管
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O633.5;TM914.4
【目录】:
  • 摘要3-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第1章 绪论9-30
  • 1.1 引言9
  • 1.2 有机太阳能电池9-13
  • 1.2.1 有机太阳能电池的工作原理9-11
  • 1.2.2 有机太阳能电池的结构11-12
  • 1.2.3 有机太阳能电池的性能参数12-13
  • 1.3 聚合物太阳能电池中常见高效的共轭聚合物13-22
  • 1.3.1 聚芴(PF)及其衍生物14-15
  • 1.3.2 聚咔唑(PC)及其衍生物15-17
  • 1.3.3 苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩类(BDT)共聚物17-19
  • 1.3.4 液晶共轭聚合物19-20
  • 1.3.5 嵌段共聚物20-22
  • 1.4 D-A 共轭聚合物中常见高效的缺电子基团22-24
  • 1.4.1 2,1,3-苯并噻二唑(BT)22-23
  • 1.4.2 二酮吡咯并吡咯(DPP)23
  • 1.4.3 苯并吡嗪23-24
  • 1.5 体相异质结太阳能电池活性层的分子设计及其形貌调控24-28
  • 1.6 本课题提出的意义和研究内容28-30
  • 第2章 芘-功能化给/受体共混物通过分子间非共价π-π相互作用协同组装成稳定有序的纳米形貌30-50
  • 2.1 引言30-31
  • 2.2 实验部分31-36
  • 2.2.1 实验药品31-32
  • 2.2.2 实验仪器及设备32-33
  • 2.2.3 材料的合成33-36
  • 2.3 结果与讨论36-48
  • 2.3.1 结构表征36-39
  • 2.3.2 光学性能39-43
  • 2.3.3 X 射线衍射43-45
  • 2.3.4 组装形貌45-48
  • 2.3.5 稳定性48
  • 2.4 本章小结48-50
  • 第3章 通过芘功能化二嵌段共轭聚合物分散的单壁碳纳米管作为电子缓冲层在有机太阳能电池中的研究50-59
  • 3.1 引言50-51
  • 3.2 实验部分51-54
  • 3.2.1 实验药品51-52
  • 3.2.2 实验仪器及设备52-53
  • 3.2.3 器件的制备及性能表征53-54
  • 3.2.4 材料的合成54
  • 3.3 结果与讨论54-58
  • 3.3.1 结构表征54-56
  • 3.3.2 反向器件的性能56-58
  • 3.4 本章小结58-59
  • 第4章 结论与展望59-61
  • 4.1 结论59-60
  • 4.2 展望60-61
  • 致谢61-62
  • 参考文献62-72
  • 攻读学位期间的研究成果72


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

巯基化P3HT衍生物的合成与表征    孙海燕;马海红;徐卫兵;周正发;

催化转移缩聚在可控合成共轭聚合物中的应用    杨晓燕;郭惠蓉;张广维;李盛彪;赖文勇;黄维;

高性能导电高分子PEDOT/PSS研究进展    蒋丰兴;徐景坤;

LiCl促进的多官能团格氏试剂的制备及应用研究进展    刘雨燕;方烨汶;张莉;金小平;李瑞丰;朱帅汝;高浩其;房江华;夏勤波;

聚合物P3HT和PFDTBT与富勒烯共混光伏体系的电荷产生动力学    张伟

用于溶液工艺光电器件的金属氧化物界面层材料研究    白赛

有机太阳能电池界面过程的研究    陈丽佳

基于电极界面调控提高有机电致发光器件性能的研究    刘岳峰

新型高固态荧光分子和氮桥头多并环共轭分子的合成及性能研究    潘虹

还原自组装法制备功能化石墨烯材料及其性能研究    李吉豪

荧光可调的树状和棒状π-共轭分子的合成及其性质研究    赵鑫

聚丙烯腈多孔材料的热致相分离法制备及其应用基础研究    吴青芸

聚合物太阳能电池中载流子复合与传输机制及器件特性的研究    龚伟

有机光伏器件的界面修饰对其光学、电学和形貌调控的研究    姚凯

rr-P3HT/CdS/CNT三元异质结构制备及光电性能的研究    李现化

新型富勒烯衍生物的合成以及在聚合物太阳能电池中的应用    杨涛

纳米硅基光伏器件的制备及性能研究    刘东

有机小分子太阳能电池界面修饰的研究    黄俊华

侧链结构可调的二维共轭聚合物的合成及光伏性能研究    廖凌燕

含D-A卟啉的聚合物和三苯胺类有机染料的合成及光伏性能研究    邓利军

基于一维氧化锌纳米材料的有机无机杂化太阳能电池制备和性能研究    刘玉

基于聚噻吩/ZnO纳米晶杂化太阳能电池微观形貌调控及其性能提高    袁凯

基于咔唑并二噻二唑和二噻吩硅杂环戊二烯的D-A共轭聚合物有机太阳能电池分子设计    蔡淑娇

基于苯并噻二唑衍生物单体和聚合物的合成及其光伏性能表征    胡双强

有机太阳能电池材料的研究进展    段晓菲,王金亮,毛景,裴坚

有机太阳能电池研究进展    任斌;赖树明;陈卫;黄河;

高效有机太阳能电池    钱伯章;

科学家有望开发出低成本性能卓越的有机太阳能电池    周洪英;

最轻薄有机太阳能电池问世    

最薄最轻的有机太阳能电池    钱伯章;

德国企业创立了有机太阳能电池效率世界新高    

有机太阳能电池材料与器件的研究进展    贺素姣;

有机太阳能电池材料近期进展(上)    刘佩华,田禾

有机太阳能电池材料近期进展(下)    刘佩华,田禾

可溶性小分子有机太阳能电池    范斌;田清勇;白华;

可挠式有机太阳能电池之发展技术    陳隆建;陳正強;李宜璇;

卟啉、酞菁类有机太阳能电池材料的研究进展    刘艳;曾庆华;张宪玺;姜建壮;

基于碳纳米管纤维的有机太阳能电池    陈涛;仰志斌;彭慧胜;

基于取向碳纳米管膜的柔性有机太阳能电池    仰志斌;陈涛;何瑞旋;彭慧胜;

化学改性氧化石墨烯作为有机太阳能电池空穴传输层    张坚;杨栋;周玲玉;陈令成;赵斌;李灿;

有机太阳能电池中的相干电荷和能量转移    赵仪;

有机太阳能电池用的二维窄带隙聚合物研究    唐卫华;海杰峰;朱恩伟;卞临沂;

有机太阳能电池电子过程的理论模拟    易院平;韩广超;沈星星;

柔性及叠层薄膜有机太阳能电池研究    马廷丽;

德支持企业开发有机太阳能电池    记者 顾钢

美评估有机太阳能电池对环境的影响    记者 毛黎

突破有机太阳能电池技术瓶颈    本报驻美国记者 田学科

控制电子自旋可提高有机太阳能电池的效率    刘霞

叠层型有机太阳能电池接近商用    记者 邰举

美国研发可拉伸有机太阳能电池    蔡佳

小分子有机太阳能电池增效50%    华凌

2007年世界科技发展回顾(七)    本版编辑张浩 郑晓春 邓国庆 毛黎 何屹 顾钢 何永晋

青海有机太阳能电池研发获重大进展    记者 马悍德

青海有机太阳能电池研发取得重大进展    记者 贾明

电沉积制备聚噻吩有序微结构及有机太阳能电池    于伟利

基于聚合物的有机太阳能电池的研制与表征    乔芬

有机太阳能电池中的光物理过程研究    陈向东

有机太阳能电池电学模型与数值研究    马朝柱

有机太阳能电池界面过程的研究    陈丽佳

有机太阳能电池的电荷转移态等效电路和多重电荷分离界面研究    黄江

有机太阳能电池中金属/有机界面物理过程的唯象研究    杨文超

基于咔唑的新型共轭小分子和聚合物的合成及其光伏性质研究    陈木青

用于溶液工艺光电器件的金属氧化物界面层材料研究    白赛

有机光伏二极管的光电子性能研究    张光

有机太阳能电池中电极修饰的研究    史绍华

基于三元体系混合物有机太阳能电池的研究    范学东

银纳米颗粒表面等离子体增强有机太阳能电池研究    周子游

利用纳米材料的光学特性提高有机太阳能电池效率的研究    乔琳芳

体异质结有机太阳能电池光电性能的研究    刘峰

聚合物有机太阳能电池器件的研究    苏梦蟾

有机太阳能电池的数值研究    邢宏伟

有机太阳能电池制作和特性研究    景广华

基于溶液法的无铟有机太阳能电池研究    何培

基于酞菁类金属配合物的有机太阳能电池研究    杨汀