聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究

【摘要】：聚合物太阳能电池由于不仅具有材料来源广泛、价格便宜、工艺简单、柔韧性好等特点，而且通过对聚合物太阳能电池材料的设计可以调控光伏器件的性能而得到广泛的关注。本文主要对聚合物太阳能电池的原理及结构进行了简要介绍，概述了其研究现状及发展趋势；设计并合成了18种新型的Donor-Acceptor结构的共轭聚合物光伏材料，并对它们的结构、分子量、热稳定性能、光物理性能和电化学性能进行了测试和分析。 （1）设计合成了氟硼二吡咯结构衍生物，与噻吩、4,8-二烷氧基苯并二噻吩和4,8-二噻吩苯并二噻吩衍生物通过Stille偶联反应合成了6个新型的D-A型共聚物。对它们进行热失重分析发现它们具有良好的热稳定性能；紫外可见吸收光谱测得PBPT1、PBPBT1、PBPBTT1、PBPT2、PBPBT2和PBPBTT2固体薄膜的最大吸收峰分别为580nm、589nm、587nm、600nm、604nm和603nm；实验显示它们具有宽收光谱，且覆盖了整个可见光区。这6个聚合物的电化学能带隙和光学能带隙测试的结果相近，属于低能带隙聚合物的范畴。 （2）设计合成了带三噻吩侧链的苯并二噻吩衍生物，与九种不同的双溴化合物进行共聚合成出9个新型的D-A型共聚物。对它们进行热失重分析发现它们具有良好的热稳定性能。紫外可见吸收光谱测得PBDBT1、PBDBT2、PBDBT3、PBDBT4、PBDBT5、PBDBT6、PBDBT7、PBDBT8和PBDBT9固体薄膜的最大吸收峰分别为590nm、605nm、625nm、591nm、536nm、694nm、600nm、771nm和588nm；实验显示它们具有宽吸收光谱，且覆盖了整个可见光区。这9个聚合物的电化学能带隙和光学能带隙的测试结果相近，属于低能带隙聚合物的范畴。 （3）合成了以三噻吩并苯衍生物为电子给体，苯并噻二唑衍生物、苯并恶二唑衍生物和吡咯并吡咯二酮衍生物作为电子受体合成了3种新型的D-A型共聚物。对它们进行热失重分析发现它们具有良好的热稳定性能。紫外可见吸收光谱测得聚合物PBODP固体薄膜的最大吸收峰为773nm，吸收光谱较宽，且覆盖整个可见光区。聚合物PBODP的电化学能带隙和光学能带隙的测试结果相近，属于低能带隙聚合物的范畴。 【关键词】：聚合物太阳能电池 低能带隙 共聚物 苯并二噻吩
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;O633.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-38
• 1.1 引言10
• 1.2 聚合物太阳能电池的发展10-12
• 1.3 聚合物太阳能电池的结构12-13
• 1.4 聚合物太阳能电池的工作原理13-14
• 1.4.1 吸收光子产生激子13-14
• 1.4.2 激子的扩散14
• 1.4.3 电荷的分离14
• 1.4.4 电荷的传输与收集14
• 1.5 聚合物太阳能电池的性能参数14-16
• 1.5.1 短路电流 Isc15
• 1.5.2 开路电压 Voc15
• 1.5.3 填充因子 FF15
• 1.5.4 能量转换效率 PCE15-16
• 1.5.5 外量子效率 IPCE16
• 1.6 聚合物太阳能电池材料16-37
• 1.6.1 受体材料16-18
• 1.6.2 给体材料18-37
• 1.7 论文的研究内容和创新点37-38
• 1.7.1 研究内容37
• 1.7.2 创新点37-38
• 第二章 含氟硼二吡咯共聚物的合成与表征38-55
• 2.1 引言38
• 2.2 实验部分38-50
• 2.2.1 试剂及测试38
• 2.2.2 单体和聚合物的合成38-50
• 2.3 结果与讨论50-54
• 2.3.1 单体和聚合物的合成50-51
• 2.3.2 热稳定性分析51
• 2.3.3 紫外-可见吸收光谱51-52
• 2.3.4 循环伏安分析52-54
• 2.4 本章小结54-55
• 第三章 含 4,8-二三噻吩苯并二噻吩共聚物的合成与表征55-79
• 3.1 引言55
• 3.2 实验部分55-72
• 3.2.1 试剂及测试55
• 3.2.2 单体和聚合物的合成55-72
• 3.3 结果与讨论72-77
• 3.3.1 单体和聚合物的合成72-73
• 3.3.2 热稳定分析73-74
• 3.3.3 紫外-可见吸收光谱74-76
• 3.3.4 循环伏安分析76-77
• 3.4 本章小结77-79
• 第4章 含苯并三噻吩共聚物的合成与表征79-88
• 4.1 引言79
• 4.2 实验部分79-84
• 4.2.1 试剂及测试79
• 4.2.2 单体和聚合物的合成79-84
• 4.3 结果与讨论84-86
• 4.3.1 单体和聚合物的合成84
• 4.3.2 热稳定分析84-85
• 4.3.3 紫外-可见吸收光谱85-86
• 4.3.4 循环伏安分析86
• 4.4 本章小结86-88
• 第5章 总结和展望88-90
• 5.1 总结88-89
• 5.2 展望89-90
• 参考文献90-100
• 攻读硕士期间发表的论文100-101
• 致谢101-102
• 附录 1 实验所用药品和试剂102-105
• 附录 2 实验所用仪器及检测仪器105-106
• 附录 3 单体和聚合物的核磁谱图106-154

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

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

纳米结构在新型太阳电池中的应用进展    朱晨昕;贾锐;陈晨;李维龙;李昊峰;刘明;刘新宇;叶甜春;

背面点接触结构在晶体硅太阳电池中的应用    陶路平;陈达明;洪瑞江;

用于太阳能电池的多晶硅锭片晶体学特征研究    徐卫平;王云;胡勇;周浪;

硅太阳能电池的应用研究与进展    黄庆举;林继平;魏长河;姚若河;

可再生能源,未来能源之星    付文莉;

铜铟镓硒薄膜太阳能电池应用研究与进展    伍祥武;

聚光型太阳电池表面栅电极的优化设计    黄生荣;林桂江;吴志强;黄美纯;

量子点在聚合物太阳电池中的应用    岳文瑾;聂光军;

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;

Synthesis and Photovoltaic Properties of Poly(5,6-bis(octyloxy)-4,7- di(thiophen-2-yl)benzo-[c][1,2,5]-thiadiazole-9,9-dioctylfuorene)    Liwei Wang;Feiyao Qing;Yeping Sun;Xiaoyu Li;Haiqiao Wang;

镓在新能源中的应用研究与进展    石勇;

Automatic Inspection of Surface Crack in Solar Cell Images    

真空下用镁-锌合金熔融提纯工业硅粉的研究    郭菁;邢鹏飞;韩志彪;涂赣峰;

聚合物异质结太阳电池-进展与展望(摘要)    曹镛;吴宏滨;黄飞;陈军武;

FeS_2及FeS_2/TiO_2复合薄膜的制备与光电性能研究    黄六一

热丝CVD法制备硅基薄膜材料及相关太阳电池模拟研究    黄海宾

太阳能级硅冶金制备技术研究    罗大伟

冶金提纯法制备太阳能级多晶硅研究    张剑

太阳电池透明电极与质子辐照三结太阳电池研究    张希

CuInS_2量子点的制备及其聚合物太阳电池性能的研究    岳文瑾

氢化纳米晶硅薄膜的制备及生长机理研究    张学宇

通过界面修饰改善聚合物太阳能电池性能的研究    刘晓东

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

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

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

叠层钝化及一种高效太阳能电池的研究    刘金虎

铸造多晶硅位错及其热处理消除研究    辛超

硅和四氯化硅耦合加氢反应制备三氯氢硅的工艺研究    康启宇

太阳能级多晶硅的冶金制备研究    吴亚萍

CSS法制备CdTe薄膜的掺杂性质研究    马灵灵

硫属锡化物（Sn_xS_y）纳米薄膜制备及特性    白海平

太阳电池用晶体硅中的氧和金属杂质对电池性能的影响    孙海知

碲化镉太阳电池及相关薄膜的电子辐照特性研究    付浪

在升级冶金级硅衬底上用ECR-PECVD沉积多晶硅薄膜    崔洪涛

CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究    孙云,王俊清,杜兆峰,舒保健,于刚,温国忠,周祯华,孙健,李长健,张丽珠

太阳电池新进展    赵玉文

利用溶液制备含氟薄膜    唐道安;

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;

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;

侧链含噻吩杂环的聚芴共聚物的合成及光伏性能研究    郭婷;许鑫;甄红宇;李国龙;侯琼;

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;

新型的担载离子液体PVA薄膜的制备及其应用    朱来英;石峰;张庆华;杨静;邓友全;

高效液相色谱法测定乳酸羟醋酸共聚物微球中盐酸噻吩诺啡的含量    杨阳;高永良;

基于法-珀腔的有机聚合物薄膜的电光测量    侯阿临;张洪波;雷仁方;崔占臣;刘运涛;张大明;衣茂斌;

聚酰胺聚酯多嵌段共聚物分子量的H-NMR研究    徐凌云;王辉;郭鸣明;俞槐根;于同隐;

聚合物薄膜修复破裂血管    梓桦

“隐形”有望成真    丁小希

噻吩及其衍生物大有可为    

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

埃及研究壳聚糖和明胶共聚物对盐酸曲马多释放行为的影响    丁香

聚肽共聚物实现药物控制释放    张传晓

二氧化碳综合利用有了新途径    孟向荣

美开发出可快速干燥新型聚合物    冯卫东

三嵌段共聚物应用于药学研究大有潜力    李珊珊 邵伟 翟光喜

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

苯并稠杂环类聚合物太阳能电池材料的性能研究    刘波

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

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

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

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

聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究    刘香菊

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

螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜光存储性质的研究    付申成

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

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

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

聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究    徐军