聚合物太阳能电池给体和受体的合成与器件表征

【摘要】：聚合物薄膜太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单(可以在各种基底上使用廉价的技术如旋转涂膜、喷墨打印、丝网打印等成膜制备)、可制备成柔性器件等突出优点,另外聚合物材料种类繁多,可设计性强,可通过材料的设计改性来提高太阳能电池的性能。本论文的工作主要包括用于聚合物太阳能电池的共轭聚合物给体材料和富勒烯受体材料两方面的内容。 聚合物给体方面： 1、设计合成了以萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮(NTDO)为吸电子基团、以BDT为给电子基团的D-A结构的共轭聚合物材料PBDTNTDO-1和PBDTNTDO-2,它们在300-700nm可见光区具有良好的吸收,具有和PCBM匹配的电子能级,循环伏安法测得两个聚合物的HOMO能级分别为：-5.14eV和-5.19eV。基于PBDTNTDO-2:PC70BM (1:2w/w)光伏电池的开路电压达到了0.92V,最高能量转换效率为1.52%。 2、合成了规整戊基取代的聚噻吩衍生物P3PT。P3PT具有和P3HT类似的吸收光谱和电子能级。制备了基于P3PT:PC60BM(或IC60BA、 IC70BA)器件的光伏电池,其中基于P3PT:IC60BA(1:1w/w)光伏电池的开路电压为0.87V,能量转换效率为3.65%,比基于P3PT:PC60BM(1:1w/w)光伏电池的能量转换效率(1.66%)提高了2.2倍,而基于P3PT:IC70BA(1:1w/w)光伏电池的能量转换效率达到了4.52%。 富勒烯受体方面： 3、设计合成了几种噻吩取代的C60衍生物电子受体,ThCBM-1、 ThCBM-2、ThCBM-3、ThCBM-4和ThCBM-5,通过改变富勒烯衍生物侧链上烷基链的长度来研究富勒烯衍生物电子受体结构的改变对聚合物太阳能电池光伏性能的影响。ThCBM-1～ThCBM-5具有几乎相同的吸收光谱和LUMO能级。基于ThCBM-5的光伏电池的转换效率(2.87%)和基于ThCBM-3的光伏电池的转换效率(2.86%)相近；基于比基于ThCBM-1光伏电池的能量转换效率稍差(1.49%)。 【关键词】：聚合物太阳能电池 光伏材料 共轭聚合物 富勒烯衍生物
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 前言13
• 1.2 太阳能电池的发展阶段13-14
• 1.3 有机聚合物太阳能电池的发展历史及其工作原理14-15
• 1.4 有机聚合物太阳能电池的优点及其发展前景15-17
• 1.5 聚合物太阳能电池的性能参数——Ⅰ-Ⅴ特性曲线17-19
• 1.6 聚合物太阳能电池的影响因素19-20
• 1.7 聚合物太阳能电池光伏材料20-26
• 1.7.1 聚合物太阳能电池给体材料20-23
• 1.7.2 聚合物太阳能电池富勒烯受体光伏材料23-26
• 1.8 论文的设计思想和主要研究内容26-27
• 第二章 基于萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮单元的D-A结构窄带隙共轭聚合物材料27-39
• 2.1 前言27
• 2.2 实验部分27-32
• 2.2.1 试剂及测量方法27
• 2.2.2 聚合物材料的制备27-32
• 2.3 结果与讨论32-38
• 2.3.1 聚合物的分子量33
• 2.3.2 聚合物的热稳定性分析33-34
• 2.3.3 聚合物的紫外吸收光谱34-35
• 2.3.4 聚合物的电化学性质35-36
• 2.3.5 聚合物的光伏性能36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 基于聚3-戊基噻吩光伏电池的器件表征39-49
• 3.1 前言39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 试剂及测量方法39
• 3.2.2 聚合物的合成39-41
• 3.3 结果与讨论41-48
• 3.3.1 聚合物分子量41
• 3.3.2 聚合物的热稳定性分析41-42
• 3.3.3 聚合物的紫外吸收光谱42-45
• 3.3.4 聚合物的电化学性质45-46
• 3.3.5 聚合物的光伏性能46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 噻吩取代的C_(60)衍生物侧链上烷基链的长度对光伏性能的影响49-59
• 4.1 前言49-50
• 4.2 实验部分50-54
• 4.2.1 试剂及测量方法50
• 4.2.2 富勒烯衍生物受体材料的合成50-54
• 4.3 结果与讨论54-58
• 4.3.1 富勒烯衍生物受体材料的吸收光谱54-55
• 4.3.2 富勒烯衍生物受体材料的电化学性质55-56
• 4.3.3 富勒烯衍生物受体材料的光伏性能56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 附录A65-67
• 附录B67-68
• 发表与待发表的文章68-69
• 致谢69-71
• 作者和导师介绍71-72

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

基底温度对喷涂技术制备大面积有机太阳能电池性能的影响    胡雪花;李福山;吴朝兴;郭太良;

量子点-聚合物纳米复合材料的研究进展    骆乐;向卫东;谢翠萍;钟家松;梁晓娟;邹军;吕春燕;

苯并三噻吩共轭聚合物的合成及其在有机光伏中的应用    向艳;郭景华;李朋;张国兵;吕国强;

基于高效体异质结的聚合物太阳电池研究    于运科;杜艳丽;李德阳;马凤英;弓巧侠;

柔性有机太阳能电池研究状况及发展趋势浅析    龚秀;蒋玉荣;李萌;王传坤;马恒;

聚合物太阳能电池材料的研究进展    李永玺;陈彧;李超;刘柳;程红霞;宋易;

Nanoscale structural and electronic evolution for increased efficiency in polymer solar cells monitored by electric scanning probe microscopy    Denghua Li;Han Yan;Chao Li;Yanlian Yang;Zhixiang Wei;Chen Wang;

Effect of additives on the photovoltaic properties of organic solar cells based on triphenylamine-containing amorphous molecules    GAO Lei;ZHANG Jing;HE Chang;ZHANG Yi;SUN QingJiang;LI YongFang;

The effect of DIO additive on performance improvement of polymer solar cells    Jian Wang;Chaoqun Jiao;Hui Huang;Fujun Zhang;

聚合物太阳电池研究进展    方一;侯延冰;

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

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

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

聚合物光伏器件形貌特性、性能及稳定性研究    陆运章

基于新型咔唑结构共聚物的设计合成及其光伏性能研究    查代君

苯并稠杂环类聚合物太阳能电池材料的性能研究    刘波

基于新型受体单元的D-A共聚物的合成和光伏性能    王坤

电子的注入与传输对有机光电子器件性能的影响    李青

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

有机薄膜晶体管工作机理及制备方法的研究    陈跃宁

本体异质结有机太阳能电池的数值模拟    刘伟

企业社会资本对创新绩效的影响研究    张良

有机小分子太阳能电池界面修饰的研究    黄俊华

PCPDTBT：ICBA聚合物太阳能电池特性研究    魏栋

基于GaN纳米柱结构的反转有机太阳能电池的研究    邢韬

聚合物太阳能电池活性层掺杂及器件制备技术研究    刘博雅

新型酞菁类光伏材料的合成及性能研究    黄红艳

基于传输矩阵法的有机太阳能电池的光学计算研究    曹婧

有机太阳能电池的界面修饰和电荷转移激子的研究    官志强

新型给体材料及活性层掺杂控制的有机太阳能电池研究    裴建勋

卷首语    

单级脉冲感应线圈炮能量转换效率优化研究    刘文彪;张媛;曹延杰;

节能    

基于高能量转换效率的旋转式气动发动机动力学分析    黄辉云;李礼夫;

一种新型静水压力海底沉积物取芯器能量转换效率研究    王建军;秦华伟;魏双丰;陈鹰;

日本拟用“自由飞行器”进行太阳发电实验    春风;

单级磁阻型线圈发射器能量转换效率研究    孟学平;雷彬;李治源;赵科义;

单级感应线圈炮能量转换效率研究    辛庆伟;曹万平;尚崇伟;刘文彪;

高压水射流喷嘴的流量系数及与能量转换效率的关系    费建国

电磁超声的连续脉冲激发方式探讨    王帅;陈鹏;刘美全;李固;刘品;

通往能量转换效率达10%的单结高分子太阳电池:界面工程,器件结构和光学工程的综合优化    吴宏滨;

能量转换效率达10%的单结聚合物太阳电池    吴宏滨;何志才;曹镛;

太阳能电池的应用及展望    李德萍;时景立;王立功;

无敏化TiO_2太阳能电池研究    丁士文;王琳;田超;李兰芬;

一年再造一个“新飞达”    刘娟 晏子 汪晓霞

并五苯可使太阳能电池转化率达44%    张巍巍

染料敏化太阳能电池有机光敏分子的理论研究    詹卫伸

长期低浓度SO_2对油桐光合能量转换效率及机理的影响    廖飞勇

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

聚合物P3HT和PFDTBT与富勒烯共混光伏体系的电荷产生动力学    张伟

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

有机小分子太阳能电池的界面研究    宋群梁

金纳米颗粒等离激元增强聚合物太阳电池    方一

聚合物太阳能电池材料的设计、合成及性质研究    温善鹏

新型卟啉染料的设计与合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    王泽清

含D-A卟啉的聚合物和三苯胺类有机染料的合成及光伏性能研究    邓利军

聚合物江南体育在线直播观看 电池器件制备技术研究    柴老大

基于苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮的共聚物光伏材料的合成及性能研究    张敏

宽光谱有机材料的合成及光伏性质研究    史范

聚合物太阳能电池给体和受体的合成与器件表征    崔超华

聚合物太阳能电池的光致老化机理及器件稳定性的研究    李海娇

利用界面修饰提高聚合物太阳能电池性能的探索    于玲玲

体相异质结太阳能电池形貌的模拟    薛军威

有机小分子太阳能电池界面修饰的研究    黄俊华