茚加成富勒烯衍生物的合成及其光伏性能研究

【摘要】：太阳能被认为是目前解决能源问题最好的途径，其中聚合物太阳能电池以其独特的器件制作方法，极具竞争力的价格优势，清洁安全等优点成为近来人们研究的热点。本文我们主要研究了聚合物太阳能电池中的富勒烯受体材料。 我们通过D-A反应合成了一系列茚加成富勒烯衍生物，包括C60与茚的一加成衍生物(IC60MA)，二加成衍生物(IC60BA)。C70与茚的一加成衍生物(IC70MA)，二加成衍生物(IC70BA)，首次合成了三加成衍生物(IC70TA)。用HPLC分离分别得到了IC60BA和IC70BA一种异构体纯结构，通过制作ITO/PEDOT:PSS/P3HT:IC70BA/Ca/Al结构的器件，研究了IC70BA混合物与异构体的光伏性能。 其次，我们将C60，C70换成C84与茚反应，首次制备了一加成衍生物(IC84MA)，通过飞行时间质谱、1H核磁、紫外可见近红外吸收光谱和电化学循环伏安法对IC84MA进行了表征。 另外，我们设计了ITO/PEDOT:PSS/P3HT/P3HT:PCBM/Al/Ca结构的器件，研究了不同厚度P3HT层添加对不同厚度活性层器件性能的影响。测试发现P3HT层的对提高聚合物太阳能电池的短路电流是有利的，但是器件的填充因子有明显的降低。综合考虑，混合活性层的厚度在140-160nm时，器件转换效率有提高，活性层厚度在180-200nm时器件转换效率有所降低。 【关键词】：茚 富勒烯 异构体 聚合物太阳能电池
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O613.71;TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 前言9-10
• 1.2 聚合物太阳能电池简介10-25
• 1.2.1 聚合物太阳能电池基本原理10-11
• 1.2.2 聚合物太阳能电池基本参数11-14
• 1.2.3 聚合物太阳能电池的结构14-16
• 1.2.4 聚合物太阳能电池给体材料16-19
• 1.2.5 聚合物太阳能电池受体材料19-25
• 1.3 本论文的主要研究内容 .25-27
• 第2章 IC_(60)BA 与 IC_(70)BA 异构体的合成，分离与光伏性能研究27-49
• 2.1 前言27-28
• 2.2 实验部分28-31
• 2.2.1 实验试剂与仪器28
• 2.2.2 测试方法28-30
• 2.2.3 茚加成富勒烯衍生物的合成分离30-31
• 2.3 结果与讨论31-47
• 2.3.1 茚加成衍生物的 HPLC 分析31-36
• 2.3.2 茚加成衍生物的核磁分析36-40
• 2.3.3 茚加成衍生物的吸收光谱分析40-42
• 2.3.4 茚加成衍生物的电化学分析42-46
• 2.3.5 IC_(70)BA 及其异构体的光伏性能测试46-47
• 2.4 小结47-49
• 第3章 茚加成 C_(84)衍生物的合成49-57
• 3.1 前言49
• 3.2 实验部分49-50
• 3.2.1 实验试剂与仪器49-50
• 3.2.2 测试方法50
• 3.2.3 茚加成 C_(84)衍生物的合成50
• 3.3 结果与讨论50-56
• 3.3.1 C_(84)茚加成衍生物的 HPLC 分析50-52
• 3.3.2 C_(84)茚加成衍生物的质谱和核磁分析52-54
• 3.3.3 C_(84)茚加成衍生物的吸收光谱分析54-55
• 3.3.4 C_(84)茚加成衍生物的电化学分析55-56
• 3.4 小结56-57
• 第4章 P3HT 涂层添加对 PSCs 器件性能的影响57-66
• 4.1 前言57-58
• 4.2 实验部分58-61
• 4.2.1 实验试剂58
• 4.2.2 实验仪器58-59
• 4.2.3 实验步骤59-61
• 4.3 结果与讨论61-65
• 4.3.1 活性层以 800 rpm/min 旋涂时器件的光伏性能分析61-62
• 4.3.2 活性层以 700 rpm/min 旋涂时器件的光伏性能分析62-63
• 4.3.3 活性层以 600 rpm/min 旋涂时器件的光伏性能分析63-64
• 4.3.4 活性层以 500 rpm/min 旋涂时器件的光伏性能分析64-65
• 4.4 小结65-66
• 第5章 总结66-67
• 参考文献67-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士期间发表的学术论文80

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