隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重,綠色清潔的太陽能源的相關(guān)研究成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn),其中太陽能電池的研究受到科研界的青睞。傳統(tǒng)的無機(jī)太陽能電池存在制備工藝復(fù)雜、成本高、難以大面積制備器件等缺點(diǎn)。而聚合物太陽能電池(PSCs)以質(zhì)輕、制備過程相對簡單、柔性好可大面積制備器件等優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)之一。經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展,聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率已突破14%,展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用潛力。本論文以側(cè)鏈含烯鍵的苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩基作為富電子單元,合成可交聯(lián)聚合物,以二噻并[2,3-d:2',3'-d']苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(DTBDT)基為給電子單元,合成四種無規(guī)聚合物。研究這些聚合物給體材料作聚合物太陽能電池的活性層,其熱穩(wěn)定性、吸光能力、成膜性、能級結(jié)構(gòu)、聚集行為、交聯(lián)聚合物特性、活性層形貌和光伏器件性能等。第二章,將已合成的單體2,6-二(三甲基錫)-4,8-雙[4-辛基-5-(7-辛烯基)-噻吩-2-基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩和1,3-雙(5-溴-噻吩-2-基)-5,7-雙(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(T1Br2)利用Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成含雙鍵的聚合物給體材料PCL-TI。在含雙鍵的聚合物PCL-T1側(cè)鏈引入可交聯(lián)基團(tuán)1,8-辛二硫醇(ODT),其薄膜在紫外光照下,形成具有更佳的網(wǎng)絡(luò)互穿架構(gòu)和很好的耐溶劑性的交聯(lián)聚合物。聚合物PCL-T1其光學(xué)帶隙(Eg)為1.90 e V,最高分子占有軌道能級(EHOMO)為-5.52 e V,最低分子未占有軌道能級(ELUMO)為-3.62 e V。以聚合物PCL-T1為給體材料,PC71BM作為受體材料,且PCL-T1與PC71BM質(zhì)量比為1:1.5時(shí)器件能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)最優(yōu)為1.53%。將PCL-T1、ODT與PC71BM質(zhì)量比為1:1:1.5混合并將其紫外光照下交聯(lián)后作光敏活性層,其PCE為1.27%。第三章,將單體2,6-二(三甲基錫)-4,8-雙[4-辛基-5-(7-辛烯基)-噻吩-2-基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩分別與4,9-雙[5-溴-4-(2-乙基己基)噻吩-2-基]萘并[1,2-c:5,6-c']雙[1,2,5]噻二唑(DTNTBr2)、4,6-二溴-3-氟-噻并[3,4-b]噻吩-2-羧酸-(2-乙基己基)酯(FTTBr2)通過Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成含雙鍵的聚合物給體材料。聚合物PCL-DTNT和PCL-FTT的Eg分別為1.61 e V、1.68 e V,EHOMO分別為-5.15 e V、-5.43 e V,ELUMO分別為-3.54 e V、-3.75e V。均以PC71BM作為受體材料,PCL-DTNT與PC71BM質(zhì)量比為1:1時(shí)器件PCE最優(yōu)為4.08%,將PCL-DTNT、ODT與PC71BM質(zhì)量比為1:1:1混合并將其紫外光照下交聯(lián)后作光敏活性層,其PCE為3.67%;PCL-FTT與PC71BM質(zhì)量比為1:1時(shí)器件PCE最優(yōu)為1.41%,將PCL-FTT、ODT與PC71BM質(zhì)量比為1:5:1混合并將其紫外光照下交聯(lián)后作光敏活性層,其PCE為0.41%。第四章,本課題組之前已經(jīng)研究過不含烷基噻吩、含兩個(gè)烷基噻吩的聚合物的性能,為了系統(tǒng)的研究引入不同數(shù)量的烷基噻吩對聚合物性能的影響,本章設(shè)計(jì)合成了含一個(gè)烷基噻吩的無規(guī)聚合物PDTBDT-SBT,PDTBDT-SBTEH,PDTBDT-SFBT和PDTBDTSFBTEH。進(jìn)一步詳細(xì)分析烷基噻吩的引入對熱穩(wěn)定性、聚合物的能級、吸光能力、聚集行為、光穩(wěn)定性和光伏性能等的影響,得到最優(yōu)的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)6.7%。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O633.5;TM914.4
【部分圖文】：

可交聯(lián)苯并二噻吩基窄帶隙共軛聚合物的合成及表征分子 D-A 結(jié)器件結(jié)構(gòu)[16](如圖 1.1(d))是將具有電子給體性質(zhì)的單元以共價(jià)鍵方受體聚合物或者小分子上，這種材料為 D-A 結(jié)材料，以該材料作為器件活性層器件。這種材料分子內(nèi)同時(shí)存在給體和受體而形成化學(xué)勢梯度，進(jìn)而促進(jìn)分子離，驅(qū)動(dòng)電荷遷移[17-18]。

-2-圖 1.2 聚合物太陽能電池工作原理示意圖[19]聚合物太陽能電池工作原理[19-21]如圖 1.2 所示，其光伏效應(yīng)的過程主要分為四個(gè)階段：①光吸收產(chǎn)生激子：給體材料吸收光，其分子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，形成激子；②

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文的中性激子擴(kuò)散至給體和受體界面處；③激子解離：激，電子從給體 LUMO 能級轉(zhuǎn)移至受體 LUMO 能級，形復(fù)合物中的電子空穴解離為陽離子載流子和陰離子載流載流子和陰離子載流子分別輸運(yùn)至陽極和陰極附近，電物太陽能電池性能的主要參數(shù)能電池在光照下的 J-V 曲線如圖 1.3 所示，從圖中可以性能的主要參數(shù)：開路電壓(VOC)、短路電流密度(JSC)
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔倩玲;葉榮琴;李立東;;基于能量轉(zhuǎn)移機(jī)理的水溶性熒光共軛聚合物體系的設(shè)計(jì)制備及應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2017年04期

2 李鳴鳳;;熒光共軛聚合物傳感器研究進(jìn)展[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

3 李慧;梁小蕊;王坤;周鳴宇;;有機(jī)共軛聚合物概述[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2012年05期

4 馬云龍;生瑜;;水溶性共軛聚合物在熒光傳感器上的應(yīng)用進(jìn)展[J];廣州化工;2012年07期

5 陳彥國;徐保明;何治柯;謝衛(wèi)紅;;水溶性熒光共軛聚合物在檢測出血熱病毒中的應(yīng)用[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2011年11期

6 王振杰;聶登攀;耿家銳;李志遠(yuǎn);何灝;;導(dǎo)電共軛聚合物的制備與應(yīng)用[J];工程塑料應(yīng)用;2010年05期

7 支俊格;徐秀玲;申進(jìn)波;趙瑋;佟斌;董宇平;;熒光共軛聚合物在生物大分子檢測中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年04期

8 趙達(dá)慧;;共軛聚合物為基礎(chǔ)的熒光傳感器[J];大學(xué)化學(xué);2007年03期

9 陳潤鋒;范曲立;鄭超;汪聯(lián)輝;黃維;;含硅共軛聚合物電致發(fā)光材料研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2006年02期

10 張文,李篤信,王霞瑜;液晶性π-共軛聚合物的研究進(jìn)展[J];化工新型材料;1997年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡洪超;偶氮苯共軛聚合物的合成及其在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

2 陳昊彬;共軛聚合物納米材料在生物影像檢測與腫瘤診療中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2018年

3 劉豐;含芘類梯型共軛齊聚物和受體型梯型共軛聚合物的設(shè)計(jì)合成[D];河北大學(xué);2018年

4 唐石云;陽離子共軛聚合物在生物傳感中的研究和應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2015年

5 曾文南;聚芳烴二炔類水溶性共軛聚合物的合成及其在傳感器中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2010年

6 張大成;有機(jī)共軛聚合物中的再激發(fā)及晶格振動(dòng)研究[D];山東大學(xué);2005年

7 劉應(yīng)良;一些光電功能聚合物的合成及其性能表征[D];鄭州大學(xué);2006年

8 陳潤鋒;聚雜芴的合成、結(jié)構(gòu)和光電性能[D];復(fù)旦大學(xué);2006年

9 張濤;熒光共軛聚合物傳感器與便攜式玉米成分快速分析儀研究[D];吉林大學(xué);2007年

10 馬諄;共軛聚合物的合成、自組裝行為及其光電性質(zhì)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙永康;芴基雙光子水溶性共軛聚合物的設(shè)計(jì)、合成及其在熒光成像中的應(yīng)用[D];南京郵電大學(xué);2018年

2 季琦;基于噻吩及喹喔啉共軛聚合物的合成及其電致變色性質(zhì)研究[D];河北大學(xué);2018年

3 翟利偉;基于水溶性共軛聚合物的抗菌及藥物釋放研究[D];陜西師范大學(xué);2018年

4 田文;通過新型炔類單體聚合合成功能共軛高分子[D];華南理工大學(xué);2018年

5 王芳;可交聯(lián)苯并二噻吩基窄帶隙共軛聚合物的合成與表征[D];蘭州交通大學(xué);2018年

6 曹曉東;含芘或富勒烯支鏈芴基醇溶性共軛聚合物的合成及表征[D];蘭州交通大學(xué);2018年

7 陳昊;兩性離子型水溶性共軛聚合物的設(shè)計(jì)合成、表征及生物應(yīng)用[D];南京郵電大學(xué);2018年

8 潘艷銳;基于共軛聚合物的核酸檢測以及AIE光敏劑設(shè)計(jì)和光動(dòng)力學(xué)性能研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

9 馬小娟;含酰亞胺并苯并三唑?qū)拵豆曹椌酆衔锏暮铣杉捌湓诰酆衔锾栯姵刂械膽?yīng)用[D];華南理工大學(xué);2018年

10 張偉強(qiáng);基于氮雜芳環(huán)的新型共軛聚合物制備及其性能研究[D];華僑大學(xué);2018年

本文編號：2867414