齐聚噻吩衍生物的光伏性能及三苯胺衍生物光伏材料的合成与表征

【摘要】： 本论文运用吸收光谱、XRD、DSC等多种表征方法,研究X型齐聚噻吩蒸镀膜的光电性能,通过光电流光谱和I-V曲线的表征,证明X型齐聚噻吩具有较好的光伏性能。进一步利用多枝型光伏材料的优点,设计合成了以三苯胺为核的光伏材料,运用吸收光谱、荧光光谱、电化学等手段,详细研究了合成的材料的光电性能,证明了这些材料可以作为给体材料应用到光伏器件中。 通过真空蒸镀方法制备了两种X型齐聚噻吩3,4-二联噻吩基-2,5-二噻吩基噻吩(7T)和2,5-二联噻吩基-3,4-二三噻吩基噻吩(11T)的薄膜,将其作为给体层,N,N’-二(1-乙基丙基)-3,4:9,10-苝二(四羧基二胺)(EP-PTC)作为受体层,制备了双层太阳能电池。通过紫外可见光吸收谱的表征,这些膜的吸收谱比相应的溶液和旋涂膜的吸收谱都产生了红移和变宽,有利于提高太阳能电池的性能。X-射线衍射(XRD)和示差扫描量热(DSC)分析表明,这些薄膜是无定形的。由电流-电压曲线计算得到的以7T为给体材料的光伏电池在100 mW/cm~2白光照射下,能量转换效率为0.18%。这一结果优于文献报道的由无α,β连接的线型的二己基三噻吩(H_3T)制作的器件。 由于多枝型的材料在光伏性能方面具有一定的优势,设计合成了以三苯胺为核,咔唑、三苯胺、吩噻嗪、联噻吩为外围基团的星型光伏材料。这些材料含有三维立体构型的基团和较强给电子能力的基团,同时具有较大的π共轭体系,可以作为电子给体材料。通过调节外围基团的给电子能力,可以调节材料的光电性能。四种分子都具有溶剂效应,其中,以三苯胺和联噻吩为外围基团的分子具有扭曲的分子内电荷转移性质。四种材料在掺杂一定量的EP-PTC受体材料时,发生了荧光淬灭,证明在这些材料和受体的界面处发生了电荷转移,这些材料具有给电子能力,可以作为给体材料应用到光伏器件中。通过研究此类材料结构与性质的关系,可以进一步指导光伏材料的设计。 【关键词】：齐聚噻吩衍生物 三苯胺衍生物 光伏性能 光伏材料
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O633.5
【目录】：

• 提要4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-34
• 1.1 引言8-9
• 1.2 有机太阳能电池概述9-18
• 1.2.1 有机太阳能电池研究进展9-14
• 1.2.2 太阳能电池的基本原理14-16
• 1.2.3 衡量太阳能电池的光电转换效率的基本参数16-18
• 1.3 齐聚噻吩类有机太阳能电池18-23
• 1.3.1 齐聚噻吩18-19
• 1.3.2 齐聚噻吩及其衍生物在太阳能电池方面的应用19-23
• 1.4 三苯胺衍生物光伏材料概述23-28
• 1.4.1 三苯胺衍生物光伏材料的研究进展24-26
• 1.4.2 三苯胺衍生物光伏材料的合成方法26-28
• 1.5 本论文的设计思想28-30
• 参考文献30-34
• 第二章 X型齐聚噻吩的光伏性能34-46
• 2.1 引言34-35
• 2.2 实验部分35-37
• 2.2.1 原料与试剂35-36
• 2.2.2 仪器与设备36
• 2.2.3 器件的制备36-37
• 2.3 结果与讨论37-43
• 2.3.1 紫外-可见吸收光谱37-38
• 2.3.2 X射线衍射研究38-39
• 2.3.3 热力学分析39-40
• 2.3.4 光电流光谱40-41
• 2.3.5 I-V特性表征41-43
• 2.4 本章小结43-44
• 参考文献44-46
• 第三章 以三苯胺为核的星型光伏材料的合成与表征46-75
• 3.1 引言46-48
• 3.2 实验部分48-55
• 3.2.1 试剂与仪器48-49
• 3.2.2 合成路线及操作49-55
• 3.3 结果与讨论55-71
• 3.3.1 化合物合成和表征55-59
• 3.3.2 光谱性质研究59-64
• 3.3.3 溶剂效应64-68
• 3.3.3 能级结构68-70
• 3.3.4 荧光淬灭70-71
• 3.4 本章小结71-72
• 参考文献72-75
• 第四章 主要结论与展望75-77
• 4.1 主要结论75-76
• 4.2 展望76-77
• 致谢77-79
• 攻读学位期间发表文章79-81
• 摘要81-83
• Abstract83-85

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