含吩噻嗪的聚合金属配合物的制备及光伏性能研究

【摘要】：进入新世纪后，伴随着经济的不断发展，世界对能源的需求也日益增大，但能源的急剧消耗致使能源资源紧缺,能源供应不足已成为制约世界经济发展的重要问题。太阳能作为一种贮量巨大、绿色清洁的可再生能源为我国破解能源危机带来了曙光。因此开展太阳能电池的研究与应用对于保障我国能源的可持续供应，促进经济持续发展、全面建设小康社会意义重大。 作为新一代的太阳能电池，染料敏化太阳能电池与传统的硅太阳能电池相比，拥有许多优点：制备工艺简单、成本低廉、光电压受光强影响波动较小、投资回报率高、材料来源广泛、毒性小、环境成本小等。目前主要使用的光敏染料是钌、铑等贵金属配合物，但其成本高昂，且对环境污染严重。聚合金属配位合物不仅克服了这些缺点，而且还拥有高分子材料的易成型、灵活多变的特点，且其含有无机金属而使得分子轨道具有可调控特性，因而有希望成为商业化的光敏染料。 在聚合金属配位合物染料的设计中，人们提出了一种D-π-A结构染料，它的优点在于激发态下产生的光电子能够有效转移，吸收光谱易于拓宽，染料稳定性好，结构优化方便。吩噻嗪和咔唑的衍生物因其具有独特的光化学和光物理性质可以作为良好的电子给体（D），金属配合物不仅有良好的热稳定性能还能够改善材料内部的电子传输性能因而作为电子受体（A），基于此本论文设计合成了分别以吩噻嗪和咔唑衍生物为给体的两个系列聚合金属配合物，并运用红外光谱、元素分析、核磁等测试表征其结构，同时通过测试其荧光发射光谱、紫外吸收光谱和循环伏安法研究了此类敏化剂的光电化学性能，利用热重分析仪和差示扫描量热仪研究了其热稳定性能，最后测试了此系列为基底制成的染料敏化太阳能电池的光伏性能。如第一系列和第二系列目标染料的最高能量转换效率分别为1.57%和2.06%。虽然距离国际先进水平还有一定差距，但对此类敏化剂的研究为我们今后设计高效稳定的新型染料工作奠定了基础，相信在研究者的共同努力下，聚合金属配合物有望成为新的太阳能电池材料。 【关键词】：能源 染料敏化太阳能电池 聚合金属配合物 吩噻嗪 能量转换效率
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-25
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能电池的发展和分类9-12
• 1.2.1 太阳能电池的定义9
• 1.2.2 太阳能电池的分类9-12
• 1.3 染料敏化太阳能电池12-17
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构和组成13
• 1.3.2 染料敏化太阳能电池的原理[22]13-14
• 1.3.3 染料敏化太阳能电池的主要性能参数14-17
• 1.4 光敏染料17-21
• 1.4.1 染料敏化剂的研究与特征17
• 1.4.2 染料敏化剂的分类17-21
• 1.5 聚合金属配合物21-23
• 1.5.1 聚合金属配合物的简介21-22
• 1.5.2 聚合金属配合物的分类和合成22-23
• 1.6 本论文的设计思想与研究内容23-25
• 第2章 实验试剂和测试方法25-28
• 2.1 主要实验药品25-26
• 2.2 实验仪器和测试条件26-27
• 2.3 基于聚合金属配合物染料的 DSSCs 器件制作方法27-28
• 第3章 含吩噻嗪衍生物的侧链型聚合金属配合物的设计合成与光伏性能研究28-43
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验部分29-36
• 3.2.1 中间配体和聚合金属配合物的合成路线29-30
• 3.2.2 配合物前驱体的合成30-33
• 3.2.3 金属配合物的合成33
• 3.2.4 N-正辛基-3,7-双-（苯基-乙烯基）吩噻嗪的合成33-35
• 3.2.5 聚合金属配合物的合成35-36
• 3.3 结果与讨论36-41
• 3.3.1 金属配合物和聚合金属配合物的表征36-37
• 3.3.2 聚合金属配合物的分子量和热性能37-38
• 3.3.3 紫外吸收及荧光性能38-39
• 3.3.4 聚合金属配合物的电化学性能39-40
• 3.3.5 聚合金属配合物的光伏性能40-41
• 3.4 本章小节41-43
• 第4章 含吩噻嗪或咔唑的主链型聚合金属配合物的合成与光伏性能研究43-55
• 4.1 引言43-44
• 4.2 实验部分44-48
• 4.2.1 聚合金属配合物的合成路线44
• 4.2.2 聚合金属配合物的合成路线44-48
• 4.3 结果与讨论48-53
• 4.3.1 金属配合物（C1，C2）和聚合金属配合物（P1-P4）的合成与表征48-49
• 4.3.2 聚合金属配合物的热性能和分子量49-50
• 4.3.3 紫外吸收及荧光性能50-51
• 4.3.4 聚合金属配合物的电化学性能51-52
• 4.3.5 聚合金属配合物的光伏性能52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 总结与展望55-56
• 参考文献56-63
• 致谢词63-64
• 个人简历64-65
• 攻读硕士学位期间发表论文情况65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

PEDOT:PSS/ZnPc作为有机小分子太阳电池阳极修饰层的研究    孟庆蕾;李方馨;席曦;钱维莹;阙立志;季静佳;丁玉强;李果华;

快速制备单晶Si片绒面的研究    吴文娟;张松;韩培育;覃榆森;季静佳;顾晓峰;李果华;

基于P3HT∶PCBM聚合物太阳电池阳极减反膜的设计与制备    朱冰洁;刘桂林;严慧敏;郭颖;朱华新;李帅;李果华;

用CdSe/ZnS量子点提高体异质结有机太阳电池的效率    倪婷;邹凡;蒋玉蓉;杨盛谊;