全聚合物太陽電池采用共軛聚合物作為電子給體和電子受體,具有良好的相穩(wěn)定性、器件穩(wěn)定性和力學(xué)性能,被視為一類很有潛力的有機太陽電池。近年來,由于在給受體材料設(shè)計、薄膜形貌調(diào)控以及器件工程方面的發(fā)展,全聚合物太陽電池的性能得到了極大的提升,但是相對于采用小分子非富勒烯材料為受體的聚合物太陽電池,全聚合物太陽電池的性能仍然存在一定的差距。高效的共軛聚合物受體材料對于全聚合物太陽電池至關(guān)重要,本論文圍繞傒二酰亞胺(PDI)和萘二酰亞胺(NDI)單元,開發(fā)了一系列新型聚合物受體,探究聚合物受體材料在全聚合物太陽電池器件中的性能。在第二章中,我們利用Sonogashira聚合方法的獨特優(yōu)點,采用異構(gòu)單體合成了異構(gòu)聚合物受體材料PA和MA。我們的研究發(fā)現(xiàn)對位連接的聚合物PA顯示出更好的溶解性、更強的π-π堆積和更合適的共混形貌,所以基于對位連接的聚合物PA的電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率(3.29%)高于基于間位連接的聚合物MA的器件的效率(0.92%)。此外,我們還合成了一系列無規(guī)共聚物,其中基于共聚物PA-M01的電池器件的效率為4.11%。在第三章中,我們通過化學(xué)合成構(gòu)筑了強給電子單元烷氧基噻吩,并將其引入到共軛聚合物受體材料的主鏈中,成功合成了新型聚合物受體材料PPDI-TO和PNDI-TO。烷氧基噻吩的引入能夠有效抬升聚合物的LUMO能級并拓寬聚合物的吸收光譜。基于PPDI-TO和PNDI-TO的電池器件分別獲得2.8%和3.7%的能量轉(zhuǎn)換效率。在第四章中,我們采用空間位阻更小的聯(lián)呋喃代替N2200中的聯(lián)噻吩,合成了新的聚合物受體材料NFu。DFT模擬顯示NFu分子平面較N2200分子平面具有更小的二面角。光譜吸收顯示NFu在長波區(qū)的吸收明顯增強,進一步說明了NFu分子間具有強烈的π-π作用力。基于PTzBI和NFu共混制備的電池器件的效率為7.80%,說明NFu是一種有潛力的高效有機太陽電池受體材料。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;TM914.4
【部分圖文】：

1.2.2 全聚合物太陽電池器件的光伏參數(shù)在光照條件下，全聚合物太陽電池器件的電流密度（J）與電壓（V）之間的關(guān)系圖 1-2（b）所示。其中，短路電流密度（Jsc）是器件的最大輸出電流密度，主要受入光強、電荷分離效率和載流子遷移率的影響。因此，為了實現(xiàn)最大的光收集，活性層須具有寬的吸收光譜。開路電壓（Voc）是器件處于開路時的電壓值，與空穴和電子準米能級的分裂有關(guān)，Voc=1 （EFn- EFp），其中 EFn和 EFp分別是電子和空穴的準費米能級填充因子（FF）是器件最大輸出功率（Pm）與 Voc和 Jsc的乘積之間的比率，由自由荷的提取和復(fù)合之間的競爭決定。FF= = ，Jmp和 Vmp（如圖 1-2b）分別最大功率點處的電流密度和電壓。能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）定義為 Pm與入射光輸入功（Pin）之間的比率，即 PCE= ×100% = 。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張超智;沈丹;胡鵬;李世娟;張驍;孫曉飛;;有機太陽能電池受體材料的研究進展[J];化工新型材料;2015年02期

2 屈揚坤;周林;肖勝雄;;一個飛速發(fā)展的領(lǐng)域:非富勒烯有機太陽能電池受體材料[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年06期

3 莊林;;利用非共價構(gòu)象鎖定設(shè)計小分子受體材料[J];物理化學(xué)學(xué)報;2019年04期

4 劉曉鳳;游歌云;;一類基于三蝶烯骨架的電池受體材料[J];山東化工;2018年24期

5 占肖衛(wèi);;有機硼小分子受體材料[J];物理化學(xué)學(xué)報;2019年03期

6 蔡蕓皓;郭謝友;孫曉波;魏東輝;于明明;霍利軍;孫艷明;;構(gòu)筑扭曲傒酰亞胺單分子型電荷受體材料用于高性能有機太陽能電池（英文）[J];Science China Materials;2016年06期

7 尹鈞,任江萍,宋麗,李磊,余桂榮,師學(xué)珍;小麥不同轉(zhuǎn)基因受體材料的植株再生培養(yǎng)研究[J];麥類作物學(xué)報;2004年02期

8 李勃;吳利興;趙海濤;鐘雪;梁孝淵;孟慶福;陳鳳偉;肖海峰;;不同因素對玉米單倍體育種誘導(dǎo)率的影響[J];農(nóng)業(yè)工程;2019年01期

9 彭應(yīng)全;范國瑩;周茂清;呂文理;王穎;;給-受體材料系統(tǒng)中光致發(fā)光的峰值波長隨濃度變化的理論(英文)[J];發(fā)光學(xué)報;2012年02期

10 付鈺;王芳;張燕;方旭;賴文勇;黃維;;非富勒烯小分子有機太陽能電池電子受體材料的研究進展[J];化學(xué)學(xué)報;2014年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 林禹澤;李永舫;朱道本;占肖衛(wèi);;新型高效光伏電子受體材料與器件[A];第二屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2015年

2 伍W

本文編號：2822315