本文關(guān)鍵詞：基于烷氧基噻吩取代的苯并二噻吩和環(huán)戊二噻吩螺芴的有機(jī)太陽能電池材料的合成及其光伏性質(zhì)研究　出處：《湘潭大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：有機(jī)/聚合物太陽能電池近年來發(fā)展很快,其中有機(jī)給體材料是研究的熱點(diǎn)。D-A型共軛聚合物和A-D-A型有機(jī)共軛小分子是有機(jī)給體材料中最具代表性的兩類材料。它們的設(shè)計(jì)、合成及其光電性能的調(diào)控是目前有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及焦點(diǎn)之一。本論文以獲得高效有機(jī)/聚合物給體材料為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了系列基于烷氧基噻吩取代苯并二噻吩(BDT)的新型D-A結(jié)構(gòu)共軛聚合物和系列基于環(huán)戊二噻吩螺芴共軛有機(jī)小分子給體材料。詳細(xì)地研究了這些有機(jī)/聚合物給體材料的光物理、電化學(xué)和光伏性能。主要的研究工作如下:1.設(shè)計(jì)并合成了3,4-二甲氧基噻吩取代BDT的給電子單元BDTOT,通過與氟代苯并噻二唑(FBT)、苯并噻二唑(BT)和吡咯并吡咯二酮(DPP)共聚,獲得了系列基于BDTOT的新型D-A共軛聚合物PBDTOT-FBT、PBDTOT-BT和PBDTOT-DPP。研究結(jié)果表明,通過3,4-二甲氧基噻吩的引入和與不同強(qiáng)度的吸電子單元的共聚,可實(shí)現(xiàn)對該系列D-A共聚物的吸收光譜、前線分子軌道能級和載流子遷移率的有效調(diào)控。同時(shí)3,4-二甲氧基噻吩的引入有利于增加BDT單元的給電子能力,在保證獲得較低HOMO能級的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步拓寬所得D-A共聚物的吸收光譜,獲得高的VOC、JSC和能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)�；谌齻�聚合物太陽能電池的PCE分別為4.48%、2.47%、3.05%。2.設(shè)計(jì)并合成了3,4-二甲氧基噻吩,3-甲氧基噻吩和3,4-乙烯二氧噻吩取代的BDT給電子單元BDT-DMT,BDT-MT和BDT-ET。分別與氟代苯并噻二唑(FBT)共聚,獲得了系列D-A共軛聚合物PDMT-FBT,PMT-FBT和PET-FBT。通過與不含烷氧基噻吩側(cè)鏈的對應(yīng)聚合物PBDTT-FBT對比研究,探討了烷氧取代基對聚合物分子結(jié)構(gòu)、光物理、電化學(xué)和光伏性能的影響。研究表明,烷氧基的引入增大了聚合物分子的位阻效應(yīng),使聚合物的吸收光譜發(fā)生輕微藍(lán)移,但是卻降低了HOMO能級,得到了高VOC,有利于提高材料PCE�；赑DMT-FBT,PMT-FBT和PET-FBT的PCE分別為4.48%、3.29%和2.40%。3.設(shè)計(jì)并合成了以環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴為D,茚酮、繞單寧和氰基繞單寧分別為A,聯(lián)三噻吩為π橋的三個A-π-D-π-A型有機(jī)小分子給體材料SFYT,SFRDN和SFRCN。詳細(xì)研究了新型螺旋給電子單元環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴和不同吸電子單元A對分子的光物理、電化學(xué)和光伏性能的影響。通過研究表明:A-π-D-π-A型小分子光伏材料中,中心基團(tuán)的螺環(huán)結(jié)構(gòu)可以降低材料的HOMO能級;一定程度上改善分子的堆積態(tài),提高JSC和FF,進(jìn)一步提高材料的PCE;同時(shí)吸電子的端基A對該類材料的光伏性能具有重要影響,通過選用不同吸電子能力的A基團(tuán)可實(shí)現(xiàn)對小分子材料的光電性能的有效調(diào)控。基于SFYT,SFRDN和SFRCN的PCE分別為6.68%、3.30%和4.33%。
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【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ251.2;TM914.4
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本文編號：1353428