聚合物太阳能电池：富勒烯基受体材料的设计、合成及性能研究

【摘要】：聚合物太阳能电池因结构简单、质轻、价格低廉、工艺简单、可制备成大面积柔性电池等特点，被誉为优秀的新型能源之一。为了进一步提高PCBM([6,6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯)基聚合物太阳能电池的性能，对PCBM进行改性，提高产物的LUMO(最低空轨道)能级或增大溶解性，提高器件的开路电压或短路电流，达到提高电池性能的目的。 本文设计了三类富勒烯衍生物受体材料，采用Dmol3计算方法对设计分子HOMO(最高占有轨道)和LUMO能级进行模拟计算，与PCBM对比进行分子结构筛选；合成并分离获得六种未见报道的PCBM类似物，并对双富勒烯衍生物的合成进行了初步探讨；利用UV-Vis、IR、~1H NMR、~(13)C NMR、MS和元素分析等对产物及中间体进行结构表征；利用差热分析仪和热重分析仪对合成目标产物的热稳定性进行了研究，在200℃内未出现分解，产物具有较高的热稳定性，作为受体材料应用于聚合物太阳能电池时具有较高的稳定性；将产物与P3HT (3-己基噻吩聚合物)混合，制备成ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC_(61))BM analogues/LiF_3/Al结构聚合物太阳能电池，在AM1.5G,100mWcm~2模拟太阳光下进行了光伏性能测试，光电转换效率与相同方法制备的PCBM器件接近或有所提高。 【关键词】：聚合物太阳能电池 受体材料 PCBM类似物 合成与表征 热稳定性 光电性能
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-26
• 1.1 聚合物太阳能电池发展历程8-9
• 1.2 聚合物太阳能电池工作原理9-11
• 1.3 器件结构11-14
• 1.4 聚合物太阳能电池光敏层材料14-18
• 1.5 富勒烯基电池受体材料18-24
• 1.6 选题的目的和意义24-25
• 1.7 主要研究内容25-26
• 2 目标分子设计26-33
• 2.1 分子结构设计26-27
• 2.2 分子轨道能级计算27-32
• 2.3 结果讨论32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 脂肪酯类富勒烯衍生物合成及光伏性能33-55
• 3.1 主要仪器和试剂33-35
• 3.2 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸异丙酯合成及表征35-40
• 3.3 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸仲丁酯合成及表征40-44
• 3.4 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸乙酯合成及表征44-47
• 3.5 热稳定性研究47-49
• 3.6 光伏性能研究49-53
• 3.7 本章小结53-55
• 4 芳环酯类富勒烯衍生物的合成及光伏性能55-80
• 4.1 主要仪器和试剂55-57
• 4.2 PCBM 批量制备及酸水解57-60
• 4.3 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸-2-噻吩乙酯合成与表征60-64
• 4.4 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸-2-吡啶甲酯合成及表征64-67
• 4.5 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸苯乙酯合成及表征67-69
• 4.6 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸-4-甲氧基苄基酯及表征69-72
• 4.7 [6,6]-苯基-C_(61)-丁酸-4-硝基苄基酯合成及表征72-73
• 4.8 热稳定性研究73-75
• 4.9 光伏性能研究75-79
• 4.10 本章小结79-80
• 5 链状二酯双富勒烯衍生物的合成及表征80-95
• 5.1 实验试剂及仪器80-82
• 5.2 饱和链状二酯类双富勒烯衍生物合成及表征82-88
• 5.3 对苯二甲酯双富勒烯衍生物合成及表征88-94
• 5.4 本章小结94-95
• 结论95-97
• 致谢97-98
• 参考文献98-107
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果107-108
• 附录108-129

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

有机太阳能电池研究进展    任斌;赖树明;陈卫;黄河;

聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展    田娜;马晓燕;王毅霏;朱小波;李冬梅;

C60／C70制备、分离与提纯技术    陈彧，孔胜前，黄祖恩，蔡瑞芳

聚合物/富勒烯太阳能电池器件最新研究进展    徐志杰;梅群波;汤雅芸;颜芳;魏昂;凌启淡;黄维;

C_(60)的发现史及历史教训    张文根,张学英,郭百凯

PEDOT∶PSS薄膜在有机光电子领域的研究进展    张金玲;李蛟;刘俊成;

第二讲:太阳电池    王健强;

有机薄膜太阳能电池研究进展    沈健芬;

碳笼C_(60)的研究进展及其在固体推进剂中的应用前景    田德余

铜酞菁与富勒烯共混层对柔性薄膜太阳电池光伏性能的影响    梁氏秋水;陈振兴;朱宏伟;盛勇;胡豫;

C_(60)原子簇的制备及在高新科技领域中的应用    张文昭;

半导体材料中激子扩散动力学研究进展    王莉;王庆禄;王志刚;

聚3-己基噻吩的合成及表征    宫玉梅;夏令明;梁青;郭静;张鸿;

有机层/阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响    张永志;李福山;吴朝兴;蔡寿金;郭太良;

太湖富营养化水体中典型污染物的臭氧氧化研究    缪恒锋

硝基富勒烯衍生物的合成及应用研究    彭汝芳

苯并噻吩螺烯的合成与晶体结构的研究    王治华

活性层掺杂及阴极修饰在聚合物太阳能电池中的应用    杜海亮

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

有机—无机杂化光伏电池中的界面效应及调控研究    张付特

磷光敏化荧光的白色有机电致发光器件的研究    孟令川

基于电极界面层调控实现电池高效聚合物太阳池的研究    何志才

星形齐聚噻吩衍生物的制备及其光、电性能与应用研究    关丽

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

全湿法制备聚合物太阳能电池的研究    冀前

新型有机电荷传输材料的设计合成及性能研究    李政

新型咔唑衍生物的制备及其光电性能研究    郭丽会

D-π-A型聚合金属配合物光敏染料的合成及光伏性能    修倩

纳米金属薄膜和贝壳薄膜的微观结构与光学特性研究    段金霞

新型高碳富勒烯的制备、分离提纯与表征研究    徐厚材

基于有机—无机太阳能电池的聚（3-己基噻吩）的制备与表征    陶晨

一类新型高折射杂化材料制备、提纯与性质研究    陈贞芳

聚苯胺太阳电池的研究    任斌,余成,黄河

有机太阳能电池材料的研究进展    段晓菲,王金亮,毛景,裴坚

液结太阳能电池敏化剂研究进展    王玉兰,黄宇,周丽萍,李红

塑料太阳能电池研究进展    赵云;郭晓阳;谢志元;

聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展    王彦涛,韦玮,刘俊峰,张辉

共轭聚合物发光和光伏材料研究进展    邹应萍;霍利军;李永舫;

共混型聚合物太阳电池原理及研究进展    於黄忠;彭俊彪;

离子液体在TiO_2纳晶染料敏化太阳能电池中的应用    王淼,林原,肖绪瑞

染料敏化太阳能电池中聚合物电解质的优化    张昌能,王淼,周晓文,林原,方世璧,李学萍,肖绪瑞,岑况

p-n嵌段调节有机光电功能材料的能级    姜鸿基;万俊华;王洪宇;黄维;

常用光源对太阳能电池性能影响    郭书霞

化学太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

Al_(0.85)Ga_(0.15)As/GaAs太阳能电池器件工艺优化研究    陈晓杰,李爱珍,王嘉宽,胡雨生,汪乐

太阳能电池工作原理与种类    李崇华;

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

纳米太阳能电池研究进展    孙宝,郝彦忠,李伟,王禄

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

河北晶龙太阳能电池三期工程奠基    段同刚　王丽英

中小太阳能浆料企业艰难突围    实习记者 徐生权　孙文昀 本报记者 王峻峰

提高太阳能电池效率有新法    记者 毛黎

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

锡硫化合物薄膜的制备及其光电特性研究    程莉莉

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

光活性层掺杂及新型透明电极在聚合物太阳能电池中的应用研究    章文峰

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    高俊雄