聚合物太阳能电池材料MEH-PPV的合成、表征及其改性

【摘要】：聚合物太阳能电池与无机太阳能电池比具有原料价格低廉、生产工艺简单、可以通过涂布、印刷等方式大面积制备等优点而受到广泛关注。而聚[2-甲氧基-5(2’-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV)是目前研究和使用广泛的一种可溶性的PPV衍生物,其溶解特性好,在聚合物电致发光和光伏电池等领域备受关注。 本论文主要研究探索MEH-PPV的合成路线。采用了脱卤化氢路线以对甲氧基苯酚为原料进行合成反应,利用超声振荡方法成功地合成了高分子量可溶性的MEH-PPV。并对每一步反应条件进行探讨。 MEH-PPV作为聚合物太阳能电池的优良材料,为了能够使其达到更好的电池效率,本文对MEH-PPV做了一系列的改性以及机理的研究。 第三章探讨通过旋涂法得到聚合物MEH-PPV薄膜的各种影响条件并采用AFM原子力显微镜观测表面形貌,在太阳能电池制作工艺中,聚合物薄膜表面的形貌和厚度决定了器件中聚合物层之间的接触特性及聚合物层与金属电极的接触特性,这种特性对电池的伏安特性有比较明显的影响。 第四章研究了对MEH-PPV进行氧化掺杂,用不同方式进行碘掺杂,探讨了碘掺杂的机理,不同浓度掺杂对薄膜电导率、光谱响应的影响以及碘的脱掺杂的研究。 第五章研究了MEH-PPV聚合物链的电场极化取向。在不同的外加电场下对聚合物进行极化取向并用AFM原子力显微镜观测表面形貌。 第六章研究了C60掺杂MEH-PPV薄膜的光学影响以及掺杂浓度对薄膜表面形貌的影响。 【关键词】：聚合物太阳能电池 MEH-PPV 合成 表征 改性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-32
• 1.1 引言14
• 1.2 聚合物太阳能电池国内外研究进展14-15
• 1.3 聚合物太阳能电池基本工作原理15-20
• 1.3.1 太阳能电池工作原理15-17
• 1.3.2 聚合物光伏效应机理17-18
• 1.3.3 聚合物太阳能电池的性能评价参数18-20
• 1.4 聚合物太阳能电池材料20-23
• 1.4.1 聚苯撑乙烯撑类(PPVs)20-21
• 1.4.2 聚噻吩类(PThs)21-22
• 1.4.3 聚芴类(PF)22
• 1.4.4 聚乙烯基咔唑(PVK)22-23
• 1.4.5 聚吡咯(PPy)23
• 1.5 聚合物太阳能电池器件结构及制作工艺23-26
• 1.5.1 典型的四种太阳能电池结构23-25
• 1.5.2 异质结太阳能电池25
• 1.5.3 分散(体相)异质结太阳能电池25-26
• 1.6 PPV类聚合物的制备及其反应机理26-29
• 1.7 本课题的背景和意义29-31
• 1.8 课题研究的内容31-32
• 第二章 MEH-PPV的合成及其表征32-43
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 实验药品33
• 2.2.2 主要实验仪器33-34
• 2.2.3 MEH-PPV的合成路线34
• 2.2.4 单体和聚合物的合成34-35
• 2.3 产物表征35-38
• 2.3.1 原料及聚合中各步产物的红外表征35-36
• 2.3.2 1,4二溴甲基-2甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)苯的核磁共振表征36-37
• 2.3.3 MEH-PPV的拉曼光谱37-38
• 2.3.4 紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱/荧光发射光谱分析38
• 2.4 结果与讨论38-43
• 2.4.1 1-甲氧基-4-(2-乙基己氧基)苯合成的实验条件探索38-40
• 2.4.2 1,4-二溴甲基-2-甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)苯合成的实验条件探索40-41
• 2.4.3 MEH-PPV合成的实验条件探索41-43
• 第三章 MEH-PPV薄膜厚度及其表面形貌43-51
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验仪器44
• 3.3 实验步骤44
• 3.4 不同旋涂速度对薄膜厚度的影响44-45
• 3.5 不同旋涂转速对薄膜表面形貌的影响45-46
• 3.6 不同溶剂对旋涂聚合物表面形貌的影响46-48
• 3.7 不同条件下MEH-PPV薄膜的紫外吸收光谱48-49
• 3.7.1 不同旋涂转速下MEH-PPV薄膜的紫外吸收光谱48-49
• 3.7.2 不同溶剂下旋涂MEH-PPV薄膜的紫外吸收光谱49
• 3.8 旋涂成膜存在的问题49-50
• 3.9 本章小结50-51
• 第四章 碘掺杂MEH-PPV电学和光谱性质的究51-59
• 4.1 引言51-52
• 4.2 MEH-PPV的碘掺杂过程以及电导率的测定52-55
• 4.2.1 碘掺杂时间与电阻率的关系53-55
• 4.2.2 碘掺杂MEH-PPV薄膜的脱掺杂与时间关系55
• 4.3 碘掺杂后MEH-PPV的光谱特性55-57
• 4.3.1 碘蒸气掺杂薄膜的紫外吸收光谱55-56
• 4.3.2 碘溶液掺杂MEH-PPV的紫外吸收光谱56-57
• 4.4 碘溶液掺杂MEH-PPV溶液的金相显微镜图57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 MEH-PPV的电场极化取向59-63
• 5.1 引言59
• 5.2 MEH-PPV聚合物链的电场极化取向59-60
• 5.3 结果与讨论60-62
• 5.3.1 原子力显微镜图60-61
• 5.3.2 极化取向后聚合物的电学性质61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 C_(60)掺杂MEH-PPV薄膜的性质63-68
• 6.1 引言63-64
• 6.2 实验步骤64
• 6.3 MEH-PPV掺入C_(60)的紫外吸收光谱64-65
• 6.4 不同浓度的C_(60)掺杂MEH-PPV的荧光光谱65-66
• 6.5 不同浓度C_(60)掺杂后MEH-PPV薄膜的表面形貌66-67
• 6.6 本章小结67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 研究成果及发表的学术论文73-74
• 作者和导师简介74-75
• 附件75-76

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