含二噻吩稠环单元窄带隙聚合物的设计合成及光伏性能研究

【摘要】：本论文介绍了聚合物太阳能电池的研究现状。光活性聚合物给体材料是影响聚合物太阳能电池能量转换效率的重要因素。为了得到窄带隙、宽吸收的高性能共聚物，本文设计合成了苯并二噻吩二酮和环戊二烯酮并二噻吩两种新型稠环受体单元，并得到了两个系列的共聚物。通过核磁共振谱等表征了有机中间体和聚合物的分子结构；利用热重分析、紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了聚合物的热稳定性能、光物理性能和电化学性能等；以合成的聚合物为给体材料制备本体异质结聚合物太阳能电池，研究了聚合物光伏性能等。研究结果表明： 1.合成新型稠环受体单元苯并二噻吩二酮(BDTD)，并分别和优良的给体单元苯并二噻吩和噻咯并二噻吩合成两种共聚物P1-P2，这两种聚合物都具有良好的热稳定性和较窄的光学带隙，P1和P2的光学带隙分别为1.78eV和1.63eV，同时吸收峰从溶液到膜具有明显的红移，分别为25nm和40nm。P1和P2都具有较低的HOMO能级，分别为-5.49eV和-5.33eV，接近于理想的HOMO能级。低的HOMO能级导致聚合物具有较高的Voc。基于聚合物P1和P2与PC61BM的太阳能电池能量转换效率分别达到2.18%和4.33%。 2.合成新型稠环受体单元环戊二烯酮并二噻吩(CPDTO)，并分别和优良的给体单元苯并二噻吩，噻咯并二噻吩，咔唑和芴合成四种共聚物P3-P6，四种聚合物都具有良好的溶解性和较低的HOMO能级，说明环戊二烯酮并二噻吩是优良的电子受体单元。其中，P3和P4具有较窄的的光学带隙和宽的紫外-可见吸收光谱，同时吸收峰从溶液到膜发生明显的红移，分别为46nm和19nm。基于P3的聚合物太阳能电池ITO/PEDOT:PSS/P3:PC71BM/Ca/Al最高效率达到2.72%。 【关键词】：聚合物太阳能电池 稠环 噻吩 合成 窄带隙 光伏性能
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O633.5;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-22
• 1.1 引言8-9
• 1.2 聚合物太阳能电池的工作原理9
• 1.3 本体异质结太阳能电池的结构9-11
• 1.3.1 正式结构10-11
• 1.3.2 反式结构11
• 1.3.3 叠层电池11
• 1.4 聚合物太阳能电池的性能参数和影响因素11-12
• 1.5 聚合物太阳能电池给体材料12-21
• 1.5.1 常规聚合物给体材料12-14
• 1.5.2 窄带隙聚合物给体材料14-21
• 1.6 论文的设计思想与主要研究内容21-22
• 第2章 含苯并二噻吩二酮共聚物的合成及其光伏性能研究22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-27
• 2.2.1 原料、试剂及测试仪器和条件22-24
• 2.2.2 单体及聚合物 P1-P2 的合成24-27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 中间体和聚合物 P1-P2 的合成和结构表征27-28
• 2.3.2 聚合物 P1-P2 的热性能28-29
• 2.3.3 聚合物 P1-P2 的光学性能29
• 2.3.4 聚合物 P1-P2 的电化学性能29-30
• 2.3.5 聚合物 P1-P2 的光伏性能30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 含环戊二烯酮并二噻吩共聚物的合成及其光伏性能研究34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-42
• 3.2.1 原料、试剂及测试仪器和条件35-36
• 3.2.2 单体及聚合物 P3-P6 的合成36-42
• 3.3 结果与讨论42-48
• 3.3.1 中间体和聚合物 P3-P6 的合成和结构表征42-43
• 3.3.2 聚合物 P3-P6 的热性能43-44
• 3.3.3 聚合物 P3-P6 的光学性能44-45
• 3.3.4 聚合物 P3-P6 的电化学性能45-46
• 3.3.5 聚合物 P3-P6 的光伏性能46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 参考文献50-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文56-57
• 附录 单体和目标聚合物的核磁谱图57-68

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

制备高度取向超薄聚合物薄膜的新方法    杨德才;EdwinL.Thomas;

电响应聚合物薄膜的表面图案化    宋文龙,孙涛垒,江雷,刘凤歧,白玉白

聚合物薄膜修饰电极的制备及应用    马伟;孙登明;

电晕极化电光聚合物调制器的制备研究    黄成功;陈福深;

离子注入改性聚合物光电性能的研究进展    李宝铭;程雷;郑玉婴;

皮革涂饰通用树脂的研究    谌宗焜;

无孔生物高聚物    彰;

金属化聚合物薄膜材料的老化特征    в.г.拉科娃;朱自强;

聚合物发光材料喷墨打印成膜技术研究进展    汪敏;王萌;武猛;刘天西;

逆气相色谱    刘昌希;

电化学聚合制备高性能光电功能聚合物薄膜    马於光;

用掠入射X射线衍射表征共轭聚合物薄膜的真实微结构    张吉东;陈刘然;王鹏月;莫志深;谢志元;王利祥;

纳米银颗粒局域表面等离子体效应在聚合物光子学中的应用    张斗国;王沛;焦小瑾;周京利;孙友谊;苑光辉;邓燕;孙晓红;章江英;曹立;张其锦;明海;张泽渤;

聚合物发光二极管聚合物薄膜中空穴(电子)的产生和输运    彭景翠;瞿述;李宏建;许雪梅;罗小华;成奋强;

聚合物薄膜平面波导的光传输模式和光传输损耗    史伟;房昌水;潘奇伟;顾庆天;吴祥雯;魏红振;余金中;

窄带隙聚异靛衍生物的合成及其光伏性能研究    刘波;邹应萍;贺跃辉;

光学质量电光聚合物薄膜的制备及其电光调制性能    郝聚民;邱玲;沈玉全;杨艳芳;沈启舜;曹庄琪;韩梅娟;朱传凤;万立骏;

基于“氢键巨簇”现象原位聚合制备聚合物薄膜    张莉;栗原和枝;

聚合物物理老化热动力学模型    贺耀龙;胡宏玖;张俊乾;李达开;朱文书;周沙叙;赵峰;

层状组装聚合物薄膜的室温纳米压印    卢迎习;孙俊奇;吕男;沈家骢;

聚合物薄膜修复破裂血管    梓桦

“隐形”有望成真    丁小希

光通信开创真正的宽带时代    本报编辑部编译

聚合物电极材料成功应用于电容器    高飞

美开发出可快速干燥新型聚合物    冯卫东

师道传承 探索化学真谛    记者 程曦

美国《大众科学》关注全球七大创新工程    

泰企业进军生物包装市场    牛力

直接甲醇燃料电池（DMFC）的剖析    山东 苗本秀

“大气卫星”抢占卫星市场    叶歆

基于微型生物反应器的聚合物荧光传感膜及双光子非线性材料的研究    沈梁钧

介电高弹聚合物力电行为研究与器件设计    李铁风

含氮芳杂环类窄带隙给体聚合物及本体异质结太阳电池    张斌

含磷酰胆碱功能基团聚合物的制备与生物相容性研究    李琳

多元氢键自组装热回复性超分子聚合物的合成与研究    陈玉洁

新型窄带隙聚合物太阳电池给体材料的设计合成与应用    王明

含S，S-二氧—二苯并噻吩单元的聚合物的合成与光电性能的研究    刘杰

层状组装聚合物薄膜的室温压印    卢迎习

基于衰减全反射技术的聚合物非线性光学参数测量方法的研究    朱宵辉

一些光折变功能单体的合成、聚合及相关聚合物的表征    裴海燕

含二噻吩稠环单元窄带隙聚合物的设计合成及光伏性能研究    曹佳民

螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜光存储性质的研究    付申成

苯并噻二唑—苯胺—芴类聚合物的合成和发光性能研究    魏彩红

溶剂诱导SBS聚合物薄膜去润湿机理的研究    阎长江

聚合物薄膜的受激辐射特性研究    高瑞

聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究    徐军

弹性聚合物薄膜的力电大变形及失效模式分析    陈程

含芴和噻吩的共聚物有序薄膜的制备及光电性能研究    郭亚男

氟原子对聚合物光伏给体材料性能的影响    余顺铨

翠绿亚胺聚合物高压下芳环扭角和能隙的缩减    曹建勇