新型含氮杂环聚合物的合成及其光伏性能研究

【摘要】：新型有机光伏电池发展十分迅速,可以预期的是,在今后的5到10年里它们将逐渐走向产业化,在光伏市场上扮演越来越重要的角色。聚合物太阳能电池由于具有制备工艺简单、重量轻、造价低廉、容易制备大面积柔性器件等优点得到了广泛的关注。本论文以制备出高效的太阳能电池材料为目的,设计并且合成出了一种全新的咔唑类材料乙撑基咔唑(ECZ),该单体既具有较高的空穴迁移率,同时乙撑基也赋予了单体良好的溶解性。 通过Suzuki偶联聚合反应,将ECZ和喹喔琳以及噻吩苯并噻二唑单体引入聚合主链结构,合成了两种全新的含氮类杂环聚合物PECz-DTQ和PECz-DBT,当PECz-DTQ:PCBM(PC_(70)BM)=1:4时得到的PCE效率最高达到了1.57%(3.99%),在活性层和阴极中加入一层PFN后器件的效率又有明显的增加,最终达到了6.07%。聚合物PECz-DBT:PCBM(PC_(70)BM)=1:2时得到的效率最高0.40%(0.70%),同样引入PFN层后得到的器件效率有进一步提高,达到了1.32%(2.11%),我们并且通过测量器件的串联电阻(Rs)来解释PFN层在其中所起到的作用。 另外,这两种新型的聚合物具有较好的吸收光谱,长波长的吸收峰位于540nm左右,吸收边位于730nm左右,说明了该类材料具有较窄的光学带隙,并且提高了该类聚合物的吸收光谱与太阳光发射光谱的匹配性。 【关键词】：乙撑基咔唑 噻吩衍生物 共轭聚合物 光伏性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O631.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 聚合物太阳能电池的基本概况10-14
• 1.1.1 聚合物太阳能电池的发展历程10-11
• 1.1.2 聚合物太阳能电池常见的四种结构11
• 1.1.3 聚合物太阳能电池的工作原理11-14
• 1.2 常用于太阳能电池的聚合物材料14-18
• 1.2.1 聚对苯乙炔(PPV)及其衍生物14-15
• 1.2.2 聚噻吩（PT）类衍生物15-16
• 1.2.3 氮杂芳环结构16-18
• 1.3 主要聚合方法18-23
• 1.3.1 FeC1_3 催化缩合反应18-19
• 1.3.2 Pd 催化缩合反应19-21
• 1.3.3 Ni 催化缩合反应(Yamamoto 偶合反应)21-22
• 1.3.4 Wittig 反应22-23
• 1.4 本论文的主要研究内容及创新性23-25
• 1.4.1 论文的主要研究内容23
• 1.4.2 本论文的创新之处23-25
• 第二章 4,5-乙撑基-N-（1-辛基-壬基）咔唑-alt-5,8-二（噻吩-2 基）-2,3-二（4-（辛氧基）苯基）喹喔啉交替共聚物的合成及光伏性能25-46
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-34
• 2.2.1 原料与试剂25-27
• 2.2.2 表征设备及仪器27
• 2.2.3 单体的合成27-32
• 2.2.4 聚合物PECz-DTQ 的合成32-33
• 2.2.5 光伏器件的制备33-34
• 2.3 结果与讨论34-44
• 2.3.1 单体的合成34-38
• 2.3.2 聚合物的合成及表征38-39
• 2.3.3 吸收和荧光发射光谱39-40
• 2.3.4 电化学性能40-41
• 2.3.5 光伏器件性能41-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 4,5-乙撑基-N-（1-辛基-壬基）咔唑-alt-4,7-二噻吩-[2,1,3]苯并噻二唑交替共聚物的合成及光伏性能46-59
• 3.1 引言46
• 3.2 实验部分46-52
• 3.2.1 原料与试剂46-47
• 3.2.2 表征设备及仪器47-48
• 3.2.3 单体的合成48-49
• 3.2.4 聚合物PECz-DBT 的合成49-51
• 3.2.5 光伏器件的制备51-52
• 3.3 结果与讨论52-57
• 3.3.1 单体的合成52
• 3.3.2 聚合物的合成及表征52-53
• 3.3.3 吸收和荧光发射光谱53-54
• 3.3.4 电化学性能54
• 3.3.5 光伏器件性能54-57
• 3.4 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-67
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果67-68
• 致谢68-69
• 附件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

芳香族杂环聚合物的液晶性及薄膜    李新贵，黄美荣

自增强聚合物将给飞机带来好处    钟守仁;

聚合物光伏薄膜电池活性材料研究进展    赵丽凤;李盛彪;苏津津;孙晖;龙光斗;郭能;黄维;

苯乙炔悬挂取代的热致交联型芴-三苯胺交替聚合物的合成与表征    杨圣雄;蒲大龙;周森;李田勇;秦红梅;石伟;

杂环取代联苯型聚醚酮的合成与表征    孟跃中，蹇锡高，郑海滨，宋宏，张鸿金

含二氮杂萘结构聚醚砜酮酮的合成及表征    刘彦军,蹇锡高,刘圣军

含双酚-A和杂环结构的聚芳醚酮的合成与表征    童身毅,张潇

含3-甲基苯基-2,3-二氮杂萘-1-酮结构聚醚酰胺的合成、表征与性能    朱秀玲,蹇锡高,卢冶,王瑞玲,张元红

聚合物薄膜电致发光器件    刘云圻，江学忠，宋心琦，朱道本

利用溶液制备含氟薄膜    唐道安;

新型杂环高性能工程塑料研究进展    蹇锡高;王锦艳;廖功雄;张守海;杨大令;

共轭聚合物对有机场效应晶体管的调控作用    吴卫平;刘云圻;邹应萍;李永舫;朱道本;

新型共轭聚合物荧光探针设计及其在生物检测与成像中的应用研究    王树;

微波辅助高质量共轭聚合物合成    张文思;路萍;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;

共轭聚合物荧光探针:生物检测、成像与生物医药应用    王树;

一类共轭聚合物半导体的设计、合成与性能    陈杜刚;韩康;兰凌燕;钟成;秦金贵;

含联苯共轭聚合物的合成    张磊;崔元臣;

侧链含氨基的聚对苯撑乙炔/咔唑共轭聚合物的合成及发光性质的研究    刘暘;杨凯;孙书;石建兵;佟斌;支俊格;董宇平;

用于TNT爆炸物检测新型荧光共轭聚合物的制备及性能研究    陈意铭;廖明义;金美花;黄丽;

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

塑料芯片技术不断发展    吴映红

直接甲醇燃料电池（DMFC）的剖析    山东 苗本秀

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

苯并稠杂环类聚合物太阳能电池材料的性能研究    刘波

新型共轭聚合物的合成及其光电性能研究    王晓晨

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

基于共轭聚合物的新型荧光传感薄膜的创制及相关检测仪器的研制    何刚

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

新型共轭聚合物的设计、合成及光电性能研究    曹康丽

介电高弹聚合物力电行为研究与器件设计    李铁风

吡嗪聚合物和卟啉小分子的合成及其光伏性能研究    秦红梅

水醇溶性有机光电材料与受体悬挂式共轭聚合物的合成与性能研究    段春晖

新型含氮杂环聚合物的合成及其光伏性能研究    张晨

杂环聚合物的合成与光电性能研究    陈鑫

螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜光存储性质的研究    付申成

聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究    徐军

氟原子对聚合物光伏给体材料性能的影响    余顺铨

窄带隙聚合物光伏材料的合成及其表征    刘波

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

含苯并二噻吩、苯并噻二唑的聚合物光伏材料的合成及性能研究    古兆杰

聚合物薄膜的受激辐射特性研究    高瑞