首页 > 学术论文

侧链结构可调的二维共轭聚合物的合成及光伏性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 04:11:36
热度:

侧链结构可调的二维共轭聚合物的合成及光伏性能研究【摘要】:近年来,聚合物太阳能电池的研究成为能源及材料领域的研究热点,得到了长足的发展,但是其实际应用还受到诸如材料性能、器件制作工

【摘要】:近年来,聚合物太阳能电池的研究成为能源及材料领域的研究热点,得到了长足的发展,但是其实际应用还受到诸如材料性能、器件制作工艺等的制约。高效率给体材料的研发是聚合物太阳能电池走向实际应用中的重要一环,受到材料学家的特别重视,设计和合成具有低HOMO能级的共轭聚合物材料是得到高效率太阳能电池的一种行之有效的方法。 为此我们设计合成了一系列新的含有带共轭支链的噻吩单元和苯并二噻吩(BDT)单元的二维共聚物,并对噻吩单元的侧链结构进行调节,期望获得高性能的聚合物,并研究了聚合物分子结构与其光电性能的关系。本论文的主要内容如下: 1.采用酰基化、Suzuki偶联、溴化及缩合等单元反应,从多种原料出发合成了四个3位共轭支链取代的2,5-二溴噻吩化合物(M1, M2, M3, M4);以3-噻吩甲酸为原料,通过酰胺化、关环、烷基化及与三甲基氯化锡的反应合成了单体2,6-双(三甲基锡基)-4,8-异辛氧基苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(M5)。合成产物及其中间体的结构采用~(1)H NMR进行了确证,并对合成过程进行了讨论。 2.通过2,5-二溴噻吩化合物(M1, M2, M3, M4)与苯并二噻吩有机锡化合物(M5)的Stille偶联反应,合成了含有带共轭支链的噻吩单元和苯并二噻吩(BDT)单元的二维共聚物(P1-P4),聚合物的结构得到~(1)H NMR确认,并对聚合过程进行了讨论。 3.通过溶解性、分子量及分子量分布(GPC)、热稳定性(TGA)等测试,研究了四种聚合物的溶解性、聚合度及热稳定性。结果表明:四种聚合物均具有良好的溶解性、优异的热稳定性及合适的聚合度,有利于制备高稳定性的光伏器件。聚合物的吸收光谱(UV-vis)及循环伏安(CV)测试结果表明:四种聚合物均具有较宽的吸收光谱,从而它们可以吸收更多的太阳光子,有利于增大太阳能电池的短路电流(J_(sc));四种聚合物均具有较低的HOMO能级(-5.32eV~-5.38eV),这有利于增大太阳能电池的开路电压(V__(oc))。测试结果表明,在聚合物侧链引入吸电子基团,可以使吸收边波长红移,同时降低聚合物的HOMO能级。由于聚合物P2的分子结构共平面性最好,所以P2显示出较好的光电性能。 4.制作了器件结构为ITO/PEDOT:PSS/Polymer:PC_(61)BM/Ca/Al的聚合物光伏器件,采用校准太阳模拟器(Newport150W Solar Simulator)作为光源,在光强为86mW/cm~2的条件下测试了四种聚合物太阳能电池的光伏性能。测试结果表明,四种聚合物光伏器件均具有较好的光伏性能,P1为0.90%,P2为1.89%,P3为0.95%,P4为1.45%。其中P2的光伏性能最好,器件的能量转换效率达到1.89%,开路电压V__(oc)为0.93V,短路电流J_(sc)为3.51mA/cm~2,填充因子FF为49%。 【关键词】:共轭聚合物 苯并二噻吩 聚合物太阳能电池 吸电子基团 开路电压
【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】:O631.3
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 文献综述10-24
  • 1.1 聚合物太阳能电池 (PSCs) 的研究背景10-11
  • 1.2 聚合物太阳能电池的工作原理11
  • 1.3 聚合物太阳能电池的器件结构11-13
  • 1.4 聚合物太阳能电池的性能参数13-14
  • 1.5 聚合物太阳能电池的影响因素14-15
  • 1.6 聚合物太阳能电池材料15-23
  • 1.6.1 聚合物太阳能电池给体材料16-22
  • 1.6.2 聚合物太阳能电池受体材料22-23
  • 1.7 本论文的选题思想及研究内容23-24
  • 第2章 含可调侧链结构二维共轭聚合物的合成24-45
  • 2.1 引言24-25
  • 2.2 实验部分25-45
  • 2.2.1 药品、试剂及测量仪器和条件25-27
  • 2.2.2 单体和聚合物的合成27-45
  • 第3章 中间体和目标聚合物的合成结果与讨论45-53
  • 3.1 中间体的合成45-51
  • 3.1.1 傅-克酰基化反应45-46
  • 3.1.2 Suzuki 偶联反应46-47
  • 3.1.3 NBS 溴化反应47
  • 3.1.4 Knoevenagel 缩合反应47-49
  • 3.1.5 酰胺的制备49
  • 3.1.6 中间体 4,8-二氢苯并[1,2-b:3,4-b′]二噻吩-4,8-二酮 (12) 的制备49-50
  • 3.1.7 中间体 4,8-二异辛氧基苯并[1,2-b:3,4-b′]二噻吩 (13) 的制备50
  • 3.1.8 有机锡试剂的制备50-51
  • 3.2 聚合物的合成51-53
  • 第4章 含可调侧链结构二维共轭聚合物的性能测试结果与讨论53-61
  • 4.1 聚合物的溶解性53
  • 4.2 聚合物的分子量测定53
  • 4.3 聚合物的热性能53-54
  • 4.4 聚合物的光学性能54-56
  • 4.5 聚合物的电化学性能56-58
  • 4.6 聚合物的光伏性能58-61
  • 第5章 结论与展望61-63
  • 参考文献63-68
  • 致谢68-69
  • 攻读硕士学位期间发表论文情况69


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

一种含三苯胺链段的PPV类交替共聚物的合成、表征及性能    邹应萍;谭松庭;肖雷;易捷;于宗强;

有机电致发光材料的研究进展及应用    蒋智强;杨其;

查尔酮类似化合物的合成及其抑菌活性研究    田珈源;罗青春;梁华忠;谌晓洪;

中性条件下丁二酸酐的丁醇解    高艳萍;张利萍;

3,3′-二羟基-4,4′-联苯二胺的合成与表征    蒋少华;段改改;刘昆明;李娟华;胡晓婺;侯豪情;

SiO_2负载壳聚糖席夫碱钯催化剂催化芳香醛酮还原为芳香烃    贺海峰;龚树文;刘丽君;崔庆新;尹汉东;

有机化合物系统命名若干问题的讨论    张欣;孙莉群;

有机化学教学中几个基本概念的辨析    贾洪斌;

有机化合物命名的若干问题讨论    贾洪斌;

从高考有机化学题谈中学与大学有机化学教学的结合点    刘在群;段海峰;王书刚;宋志光;

新型高能材料的设计思路初探    谢国俊;常融;陈俊祺;陈诗梦;

新型壳聚糖接枝共聚物载药纳米粒子的制备与表征    冯博华;张子勇;殷旭东;饶华新;彭柳芬;

多枝生色团的设计、合成及薄膜的非线性光学性能研究    高俊阔

大豆渣的资源化研究—亚临界水解过程及热解过程    朱广用

金纳米粒子自组装纳米结构的研究    张志强

静电纺纤维膜的结构调控及其在甲醛传感器中的应用研究    王先锋

离子液体中精细合成单元反应的研究    岳彩波

8-烷基小檗碱同系物的合成与药理活性    杨勇

多糖基pH-菌群触发型结肠定位给药体系的设计、合成及其相关问题研究    许东颖

原子平衡电负性在分子设计与分子模拟中的应用研究    戴益民

发光颜色可调控的共轭聚合物的氧化聚合    徐意

溶解性可控的聚丙烯酰胺-co-乙烯胺型交联染料的合成及性能研究    杨晶晶

齐聚谷氨酸多肽的合成    刘坤

(5,8-喹啉撑乙烯)与(2-甲氧基-5-辛氧基对苯撑乙烯)共聚物的合成、表征及发光性能研究    张娟娟

多氯甲基芳烃及其衍生物的合成研究    贺忠玉

抗哮喘药普仑司特合成工艺的研究    石刚

光学活性扁桃酸酯萃取拆分特性研究    左彬

驱油用双长链亲油基苯磺酸钠的合成与性质    吴乐

新型Carbopyronine荧光探针的设计及合成研究    李湘广

酶法制备手性β-羟基酸    马海萍

梳型侧链结晶PVC的制备与性能研究    程培培

基于氢键和两亲性组装的光开关超分子的设计合成及应用    张松

芴与噻吩发光共聚物的合成及其电致发光性能    侯琼,牛于华,杨伟,阳仁强,袁敏,曹镛

2-甲基-8-羟基喹啉-丙烯酸-镓(Ⅲ)与甲基丙烯酸甲酯共聚物的合成与表征    谭松庭,赵斌,肖尊宏,姜忠民,王霞瑜

含噁二唑单元共轭聚合物合成与性质研究    陈令武,刘田东,成义祥

一种含铽单体的合成及其电致发光研究    凌启淡,范希智,b陈君,杨慕杰,刘旭,汪联辉,章文贡

无机纳米晶-共轭聚合物异质结光电池研究进展    周健伟;覃东欢;罗潺;曹镛;

无机纳米晶/共轭聚合物太阳能电池光敏层制备方法及微观形貌调控    李璠;张琳;陈义旺;彭小明;

聚合物太阳能电池研究进展    何杰;苏忠集;向丽;王剑;汪映寒;

窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的研究进展    魏宇锋;陈相;蒋伟;朱洪坤;

太阳能路灯的应用及分析    劳志军;

碳纳米管在太阳能电池中的应用研究进展    徐二阳;韦进全;王昆林;朱宏伟;

新型C_(60)衍生物的合成及其太阳能电池性能    郑立平,周清梅,王飞,邓先宇,俞刚,曹镛,宁滨,郭志新

开发保护光电太阳能电池的新材料    

巴斯夫将在SNEC 2011上展示覆盖整个太阳能电池产业链的解决方案    

廉价太阳能电池    卓宗一

基于苯并二噻吩和噻唑共聚物的合成及其光电性能研究    杨苗;彭博;刘波;丁娉;潘春跃;邹应萍;

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;

硫化镉多臂纳米棒的制备及其在聚合物太阳能电池中的应用    刘艳山;王藜;覃东欢;曹镛;

一种以辛氧基三苯胺-乙烯基为共轭支链的新型聚噻吩衍生物的合成及其光伏性能研究    张志国;张思圆;李永舫;

高迁移率宽吸收的黑色稠环共轭聚合物    占肖卫;

共轭聚合物纳米纤维的可控制备    李静怡;朱锦涛;

基于带吸电子基团的苯并二噻吩衍生物的新型共轭聚合物的合成及其光伏性能    赵斌;聂玉娟;汤鹏;谭松庭;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

聚芴衍生物作为异质结太阳能电池供体材料的分子设计    张燕;申伟;何荣幸;李明;

宏大新天太阳能500兆瓦太阳能电池光伏电板生产项目开工奠基    记者王曾

即墨打造千亿太阳能光伏产业园    通讯员 孙莎莎 徐伟 记者 王建高

2015年多倍太阳能电池功率可达50%    郑恩华

新奥光伏进军美国 三年开发500兆瓦    通讯员 王卫国 记者 贾芳

太阳能电池“穿”彩衣秀时尚    李杜 欧利平 欧凛莹

发挥性价比优势 做强国产光伏设备    诸玲珍

增强太阳能装备工艺适应性    中国电子科技集团公司第45研究所副所长 裴二章

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

“微型闪光”太阳能电池将突破光伏瓶颈    CUBN 实习记者 刘安然

太阳能电池研发:中国不能再错失机会    罗晖

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

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

聚合物体异质结太阳能电池的器件优化及光伏性能研究    裴佳宁

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

新型给体—受体共轭聚合物的设计、合成及其有机光伏太阳能电池性能研究    胡超

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

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

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

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

含三苯胺、噁二唑聚噻吩衍生物和双给体有机染料的合成及光伏性能研究    陈华杰

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

多骈芳环基窄带隙共轭聚合物的合成及光电性能研究    任侠

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

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

1,2,3-苯并三氮唑基聚合物的合成及其光伏性能研究    张振华

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐