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苯并唑类聚合物光伏材料的设计合成与性能研究

作　者: 丁娉
导　师: 潘春跃；邹应萍
学　校: 中南大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 苯并噻二唑苯并噁二唑苯并二噻吩共轭聚合物聚合物太阳能电池
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以拓宽聚合物的吸收光谱、改善其溶解性能和提高载流子迁移率为目的,设计与合成了三个系列的新型苯并唑类共轭聚合物。再分别以它们为活性层材料,制备了本体异质结光伏器件,讨论了光活性材料、形貌等与光伏器件性能的关系。具体内容包括：(1)在苯并噻二唑的5,6位引入辛氧基,在其4,7位引入不同个数的噻吩单元(0,1,2),得到相应的单体M1,M2,M3。再将它们与苯并二噻吩二锡通过Stille偶联得到三种新型窄带隙共轭聚合物(P1,P2,P3)。鉴于这三种聚合物材料较宽的吸收光谱(300-820 nm),我们制备了基于P1,P2,P3为给体材料和PCBM为受体材料的本体异质结太阳能电池。初步的器件结果显示P3的能量转换效率高达4.02%,是一种很有商业前景的光伏材料。(2)以5,6-辛氧基-二噻吩苯并噻二唑(DODTBT)为受体单元,芴或2,7-咔唑为给体单元,通过Suzuki偶联反应得到两种新的聚合物—P4和P5,再加上前一章的P3,考察不同给体单元对此类聚合物材料光伏性能的影响。(3)首次将含烷氧链的苯并噁二唑单元引入聚合物光伏材料中,合成了四种新型窄带隙聚合物(PBDT-BX, PBDT-DTBX, PC-DTBX和PF-DTBX),并对其进行了详细表征。研究发现,它们具有良好的溶解性能、较好的热稳定性和较窄的带隙,且它们的光电性能由于其给体单元不同而各有差异。在AM 1.5 G,80mW/cm2光照下,器件结构ITO/PEDOT:PSS/polymer:PC61BM(1:2)/Ca/Al,基于PBDT-DTBX和PC-DTBX光伏器件的能量转换效率分别为2.90%和1.31%。结果表明苯并嗯二唑(BX)基共轭聚合物是一类很有前景的光伏材料。

苯并唑类聚合物光伏材料的设计合成与性能研究

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