新型低能带隙共轭高分子光伏材料的设计、合成与表征

【摘要】： 本论文以3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)作为电子给体单元,3, 4-二(4'-十二烷基苯基)-2, 5-二(4'-溴苯基)环戊二烯酮作为电子受体单元,利用Stille偶联的方法成功制备得到目标交替共聚物二(4'-十二烷基苯基)-二苯基环戊二烯酮-3,4-乙撑二氧噻吩(DPPD)。利用核磁、GPC分析对共聚物DPPD的结构和分子量进行表征,证明了共聚物DPPD的结构,共聚物DPPD的数均分子量比已报道的相似聚合物的高。对共聚物DPPD的热性能、光学性能和电化学性能进行表征,其热分解温度为376.6℃,表明材料具有良好的热稳定性;聚合物的溶液紫外-可见吸收光谱显示其在500 nm到750 nm之间有较大的吸收,根据固态紫外-可见吸收光谱曲线进一步计算得到聚合物的光学能带隙为1.55 eV;根据循环伏安曲线和公式,计算得到聚合物的电子亲和势EA(即LUMO能级)为3.59 eV,而电离势IP(即HOMO能级)为5.14 eV。以共聚物DPPD和富勒烯C60衍生物[6. 6]-苯基-C61丁酸甲酯(PC60BM)制备的本体异质结器件开路电压为0.63 V,短路电流为0.45 mA/cm2,填充因子为0.28,能量转换效率为0.08%。 【关键词】：太阳能电池 低能带隙 交替共轭聚合物 环戊二烯酮 本体异质结器件
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：O631
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 绪论8-28
• 1.1 太阳能电池的发展及分类8-9
• 1.2 有机太阳能电池的发展及分类9-11
• 1.3 聚合物有机太阳能电池的研究历史11-14
• 1.4 有机太阳能电池器件14-20
• 1.4.1 有机太阳能电池器件结构14-19
• 1.4.1.1 单层Schottky 器件14-15
• 1.4.1.2 双层异质结器件15-16
• 1.4.1.3 本体异质结器件16-17
• 1.4.1.4 分子D-A 结器件17-18
• 1.4.1.5 级联结构器件18-19
• 1.4.2 有机太阳能电池的制备工艺19-20
• 1.5 光伏活性材料--低能带隙聚合物20-27
• 1.5.1 聚对苯乙烯撑类（PPVs）20-21
• 1.5.2 聚噻吩类（PThs）21-24
• 1.5.2.1 聚噻吩及取代聚噻吩22
• 1.5.2.2 聚噻吩及其取代物的合成22-24
• 1.5.3 聚芴类24-25
• 1.5.3.1 基于芴类的共聚物24-25
• 1.5.4 其他类型的低能带隙交替共聚物25-27
• 1.5.4.1 基于联噻吩结构的交替共聚物25-26
• 1.5.4.2 基于稠环芳香化合物的交替共聚物26-27
• 1.6 本论文的主要工作和创新27-28
• 第二章 3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)和环戊二烯酮类分子的交替共聚物的合成及其光学、电化学性能表征28-53
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-40
• 2.2.1 主要化学试剂及处理方法29-30
• 2.2.2 表征设备30-31
• 2.2.3 目标化合物的合成31-40
• 2.3 结果与讨论40-51
• 2.3.1 合成与表征40-44
• 2.3.1.1 共聚物DPPD 的合成40-42
• 2.3.1.2 共聚物DTPD 的合成42-43
• 2.3.1.3 共聚物DPPD 的结构表征43-44
• 2.3.2 分子量表征44-45
• 2.3.3 热性能45-46
• 2.3.4 光学性能46-48
• 2.3.5 电化学性能48-50
• 2.3.6 器件性能50-51
• 2.4 结论51-53
• 第三章 全文总结53-54
• 参考文献54-61
• 附录61-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间主要的科研成果64-66

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