宽光谱有机材料的合成及光伏性质研究

【摘要】： 使用太阳能电池直接从阳光中获取能量,是世界公认的解决日益严峻的能源危机和环境污染的一个重要途径,有机太阳能电池因其成本低廉、质量轻、可以大面积制作等优点,已经成为太阳能电池研究领域的热点。但是有机光伏材料的溶解性差、对光的吸收效率低,制约了其在太阳能电池中的应用。本文的工作重点是利用不同基团的吸收互补,合成一系列具有宽吸收可溶液加工的有机光伏材料,并研究其光伏性质。 1设计合成了三种包含咔唑和苯并噻二唑基团且各组分含量可调的共轭聚合物,研究了聚合物的光学性质、热学性质、电化学性质和电池器件性能。光学性质研究表明这些聚合物都具有宽的吸收光谱,可覆盖300-800nm的整个可见光区。DSC热差分析显示这些聚合物具有结晶性质,表明存在较高的规整的分子间堆积作用,这有利于载流子的传输。通过对聚合物材料PThBTDmCzn和PCBM制备的异质结太阳能电池初步表征发现,这些聚合物电池器件表现出相似的性能,能量转化效率在1.1– 1.2%之间。 2设计合成了一种含有苯并噻二唑和噻吩基团的酞菁锌衍生物材料ZnPc-TDA。研究了材料的吸收光谱,与酞菁锌(ZnPc)相比,由于引入了苯并噻二唑和噻吩基团,ZnPc-TDA具有更宽的吸收,材料的吸收光谱覆盖了300-800nm的整个可见光区。研究了ZnPc-TDA在有机太阳能电池中的应用,探究了有机活性层中PCBM的含量、退火处理和有机活性层薄膜厚度对电池性能的影响。 【关键词】：有机太阳能电池 聚合物 酞菁 紫外可见吸收光谱 能量转换效率
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 第一章 绪论8-10
• 1.1 太阳能电池基本原理8-9
• 1.2 太阳能电池种类9-10
• 第二章 有机太阳能电池基本理论10-31
• 2.1 引言10
• 2.2 有机太阳能电池基本原理10-11
• 2.3 有机太阳能电池结构11
• 2.4 描述有机太阳能电池性能的主要参数11-13
• 2.5 聚合物太阳能电池的研究进展13-26
• 2.6 酞菁类太阳能电池研究进展26-30
• 2.7 本论文主要工作30-31
• 第三章 基于咔唑的窄带隙聚合物光伏材料的合成及性能31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-36
• 3.2.1 实验仪器31-32
• 3.2.2 实验试剂32
• 3.2.3 实验步骤32-36
• 3.3 聚合物PThBTDmCzn 光电性质的研究36-43
• 3.3.1 聚合物的分子量和热分析36-37
• 3.3.2 聚合物的光学性质分析37-39
• 3.3.3 聚合物的电化学分析39-40
• 3.3.4 聚合物太阳能电池器件性能40-43
• 本章小结43-44
• 第四章 有机分子功能化金属酞菁光伏材料的合成及表征44-53
• 4.1 引言44-45
• 4.2 实验部分45-48
• 4.2.1 实验试剂45
• 4.2.2 实验仪器45-46
• 4.2.3 目标分子结构及合成路线46-47
• 4.2.4 中间体的合成47-48
• 4.2.5 金属酞菁材料ZnPc-TDA 的合成48
• 4.3 金属酞菁材料ZnPc-TDA 光电性质的研究48-52
• 4.3.1 ZnPc-TDA 的热学和电化学性质48-49
• 4.3.2 ZnPc-TDA 的光学性质49-50
• 4.3.3 ZnPc-TDA 的电池性能50-52
• 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-59
• 附录59-69
• 在学期间公开发表论文及著作情况69-70
• 致谢70

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