窄带隙聚合物光伏材料的合成及其表征

【摘要】： 聚合物光伏材料的吸收光谱与载流子迁移率是影响聚合物太阳能能量转换效率的重要因素。本文以拓宽聚合物的吸收光谱和提高载流子迁移率为目的,设计与合成了一系列新型的共轭聚合物,主要开展的工作如下： (1)合成了一种侧链为空穴传输单元二苯胺乙烯基的聚噻吩衍生物(DPAV-PT)并对其进行了详细表征。研究结果表明该聚合物具有较宽的吸收光谱(300-650 nm),相对高的空穴迁移率(6.1×10-4cm2/Vs, FET法),在AM 1.5G,100 mW/cm2下的能量转换效率(PCE)为0.7%。 (2)通过HECK偶联聚合,合成了两种新型的二噻吩苯并噻二唑类低能隙聚合物,对其进行了详细表征。结果显示：这类聚合物具有宽的吸收光谱(300-760 nm),电化学能隙在1.67-1.69 eV之间,基于PPV-DTBT的太阳能电池的PCE为0.6%。 (3)首次将异靛(ID)受体单元引入聚合物光伏材料中,合成了三种窄带隙的聚合物。光学性能显示此类聚合物具有宽吸收,合适的HOMO与LOMO能级,初步器件结果表明此类聚合物是一类很有前景的光伏材料。 【关键词】：共轭聚合物 合成 吸收光谱 聚合物太阳能电池
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ320.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文献综述8-33
• 1.1 聚合物太阳能电池简介8-16
• 1.1.1 聚合物太阳能电池的结构及其工作原理10-11
• 1.1.2 聚合物太阳能电池的能量转换过程11-14
• 1.1.3 太阳能电池的表征参数14-16
• 1.2 共轭聚合物光伏材料16-29
• 1.2.1 聚对苯撑乙烯(PPV)衍生物16-20
• 1.2.2 聚噻吩(PT)衍生物20-22
• 1.2.3 窄带隙聚合物22-27
• 1.2.4 双缆型聚合物材料27-29
• 1.2.5 聚合物电子受体材料29
• 1.3 共轭聚合物光伏材料的性能要求和结构设计29-31
• 1.3.1 吸收光谱29-30
• 1.3.2 载流子迁移率30
• 1.3.3 分子能级方面30-31
• 1.3.4 其他方面的考虑31
• 1.4 论文的设计思想与研究内容31-33
• 第二章 二苯胺乙烯基聚噻吩的合成、场效应及其光伏性能33-47
• 2.1 前言33-34
• 2.2 实验部分34-38
• 2.2.1 试剂与仪器34-35
• 2.2.2 单体和聚合物的合成35-37
• 2.2.3 测试方法37-38
• 2.3 结果与讨论38-46
• 2.3.1 聚合物的合成与结构表征38-39
• 2.3.2 热稳定性能39-40
• 2.3.3 光学性能40-41
• 2.3.4 电化学性能41-42
• 2.3.5 理论计算42
• 2.3.6 光伏性能42-43
• 2.3.7 有机场效应晶体管性能43-45
• 2.3.8 薄膜形貌表征45-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 苯并噻二唑类窄带隙聚合物的合成及其光伏研究47-60
• 3.1 前言47-48
• 3.2 实验部分48-52
• 3.2.1 试剂与仪器48-49
• 3.2.2 单体和聚合物的合成49-52
• 3.3 结果与讨论52-59
• 3.3.1 聚合物的合成与表征52-53
• 3.3.2 热稳定性能53-54
• 3.3.3 光学性能54-56
• 3.3.4 电化学性能56-57
• 3.3.5 理论计算57-58
• 3.3.6 光伏性能58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 宽吸收低能隙聚异靛衍生物的合成与光伏性能60-69
• 4.1 前言60-61
• 4.2 实验部分61-64
• 4.2.1 试剂与仪器61-62
• 4.2.2 单体和聚合物的合成62-64
• 4.3 结果与讨论64-68
• 4.3.1 聚合物的合成与表征64
• 4.3.2 热稳定性能64-65
• 4.3.3 光学性能65-66
• 4.3.4 电化学性能66-68
• 4.3.5 光伏性能68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果81

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