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基于噻吩吡咯二酮功能有机太阳能电池材料的合成与性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:41:31
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基于噻吩吡咯二酮功能有机太阳能电池材料的合成与性能研究【摘要】:本体异质结太阳能电池以交联的聚合物或小分子为给体,聚芴为受体的模式成功提供了一种高效、廉价转换太阳能效率的途径。窄带

【摘要】:本体异质结太阳能电池以交联的聚合物或小分子为给体,聚芴为受体的模式成功提供了一种高效、廉价转换太阳能效率的途径。窄带隙的D-A共轭分子在主链上引入给电子D单元和吸电子A单元成为本体异质结太阳能电池最重要的给体。为了提高太阳能转化效率,注意力集中在设计窄带隙聚合物或分子结构来增大短路电流,同时降低最高占据能级轨道来增加开路电压。高吸光系数的染料敏化太阳能电池(DSSC)由于高效一直在光伏行业备受瞩目。在D-π-A结构的染料中,受体主要是氰基乙酸、绕丹宁等,此结构能促进分子内电荷转移,适用于高效DSSC器件。具体研究内容如下: 1.通过Sonogashira和Stille聚合分别合成出含噻吩吡咯二酮单元的聚合物P1、P2,并对它们的光电性能、热性能和光伏性能进行了研究。结果表明铂炔聚合物P1具有更好的热稳定性和成膜性,Pt的引入提高了器件的短路电流和开路电压,因此P1的器件效率(0.65%)远远高于P2(0.0088%)的效率。 2.以咔唑为给体,苯并噻二唑为的受体的A-D-A型小分子S1-S4,通过调整主链噻吩上有无烷基链和端基做对比。结果表明四种目标小分子的光学和化学带隙均属于窄带隙,S3(0.35%)的效率最高,它具有最高的0.78V的开路电压,是因为S3同时引入了烷基链和强吸电子端基双氰基,改善了它的溶解性和成膜性,拓宽了光谱吸收。 3. D-π-A结构的染料D1和D2含有相同的噻吩吡咯二酮为π桥的主链但是端基分别为氰基乙酸和2-(1,1-双氰基)绕丹宁。测试表明2-(1,1-双氰基)绕丹宁相比氰基乙酸可以拓宽光谱吸收,而且摩尔吸光系数更大,HOMO能级得到优化,两者的光化学带隙分别为1.93eV、1.86eV,电化学带隙分别为1.61eV、1.58eV。 【关键词】:本体异质结太阳能电池 铂炔聚合物 噻吩吡咯二酮 染料敏化太阳能电池 绕丹宁
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4;O626
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 文献综述9-28
  • 1.1 引言9
  • 1.2 有机太阳能电池简介9-12
  • 1.2.1 有机太阳能电池的结构9-10
  • 1.2.2 有机太阳能电池的工作原理10-11
  • 1.2.3 有机太阳能电池的性能参数11-12
  • 1.3 有机太阳能电池材料12-24
  • 1.3.1 有机太阳能电池的受体材料12-13
  • 1.3.2 聚合物给体材料13-19
  • 1.3.3 小分子给体材料19-24
  • 1.4 染料敏化太阳能电池(DSSCs)结构和工作原理24-26
  • 1.5 论文的设计思想和研究内容26-28
  • 第2章 以噻吩吡咯二酮为基的聚合物及咔唑小分子的合成与性能研究28-54
  • 2.1 引言28
  • 2.2 实验试剂、测试手段28-29
  • 2.3 聚合物的合成和表征29-40
  • 2.3.1 聚合物的合成29-35
  • 2.3.2 聚合物的结构表征35-36
  • 2.3.3 聚合物的热性能36
  • 2.3.4 聚合物的光物理性能36-38
  • 2.3.5 聚合物的电化学性能38-39
  • 2.3.6 聚合物的光伏性能39-40
  • 2.4 基于咔唑单元小分子的合成和表征40-52
  • 2.4.1 目标小分子的合成40-48
  • 2.4.2 目标小分子的结构表征48-49
  • 2.4.3 目标小分子的热性能49-50
  • 2.4.4 目标小分子的光物理性能50-51
  • 2.4.5 目标小分子的电化学性能51-52
  • 2.4.6 目标小分子的光伏性能52
  • 2.5 小结52-54
  • 第3章 以噻吩吡咯二酮和三苯胺为基的 D-π-A 型染料的合成及性能研究54-64
  • 3.1 引言54
  • 3.2 实验试剂、测试手段54
  • 3.3 染料的合成和表征54-62
  • 3.3.1 染料的合成54-60
  • 3.3.2 染料的结构表征60
  • 3.3.3 染料的光物理性能60-61
  • 3.3.4 染料的电化学性能61-62
  • 3.4 本章小结62-64
  • 总结64-65
  • 参考文献65-72
  • 附录 A 试剂、药品及处理方法72-74
  • 附录 B 仪器、测试条件及方法74-75
  • 致谢75


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