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立构规整性的噻吩苯并噻二唑交替齐聚物及聚合物的研究

作　者: 叶怀英
导　师: 李文
学　校: 湘潭大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 有机太阳能电池噻吩苯并噻二唑聚合物立构规整性
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要

有机太阳能电池由于其制备工艺简单、质量轻、成本低廉、能够在分子水平上进行改良,容易制备大面积柔性器件等优点,引起科学家极大的兴趣。但同时有机太阳能电池也面临着效率低、寿命短的问题。而影响有机太阳能电池效率的原因主要有活性层材料的光吸收能力和微观结构,即材料的堆集结构。因此,本文主要针对有机太阳能电池的活性层材料进行研究,目的在于开发一种既有窄带隙特征,又有规整侧链结构的聚合物,以期能获得性能优异的活性层材料。论文主要研究内容如下:（1）降低聚合物带隙常用办法是将缺电子的电子受体基团和富电子的电子给体基团交替共聚。本论文也采用这种办法,其中受体基团是苯并噻二唑,而给体基团是3-己基噻吩,己基的朝向决定了聚合物的立构规整性。通过逐步增长法成功制备了一聚体（M₁）至七聚体（M₇）这七个具有完全立构规整性的交替齐聚物。对得到的这七种齐聚物进行紫外可见光谱分析,发现随着链长的增加,在紫外可见光区的吸收逐渐红移,但相邻两个齐聚物的波长差减小。同时我们对这七种齐聚物也进行了电化学特性的分析,发现最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）间的带隙逐步变小。（2）运用经典的Suzuki偶联方法合成了具有完全立构规整性的聚合物（rrP）,同时,也制备了不具有立构规整性的聚合物（urP）。对得到的聚合物进行了紫外可见光谱及电化学特性的研究,并用吸收谱的起始吸收波长计算了最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）间的带隙。将rrP的带隙与由齐聚物得到的理论带隙（1.76 eV）相比较,结果吻合。相比之下,由于urP的分子量较低,得到的带隙比rrP的带隙要大,为1.82 eV。（3）我们初步将rrP和富勒烯配合,制备了太阳能电池器件,得到的器件开路电压(V_OC)为0.72 V,闭路电流(J_SC)为3.49 mA/cm²,填充因子（FF）为0.2,光电转化效率（PCE）为0.6%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-31
  1.1 引言  9
  1.2 太阳能电池的分类  9-12
    1.2.1 按电池材料分类  9-11
    1.2.2 按电池结构分类  11-12
  1.3 有机太阳能电池的基本工作原理  12-14
  1.4 聚合物太阳能电池器件的表征参数  14-17
  1.5 不同结构的有机太阳能电池  17-20
    1.5.1 单层Schottky 太阳能电池  17
    1.5.2 双层异质结太阳能电池  17-18
    1.5.3 本体异质结太阳能电池  18
    1.5.4 叠层太阳能电池  18-20
  1.6 有机太阳能电池材料  20-27
    1.6.1 有机小分子光伏材料  20-21
    1.6.2 共轭聚合物光伏材料  21-27
  1.7 其它类型电池  27-28
  1.8 本文的选题依据及研究内容  28-31
    1.8.1 选题的依据  28-29
    1.8.2 本论文的研究内容  29-31
第2章齐聚物的合成及表征  31-52
  2.1 引言  31
  2.2 合成过程及结构表征  31-47
  2.3 齐聚物的性能表征  47-51
    2.3.1 齐聚物的光学性能表征  47-50
    2.3.2 齐聚物的电学特性的表征  50-51
  2.4 本章小结  51-52
第3章聚合物合成及表征  52-61
  3.1 引言  52
  3.2 合成过程及结构表征  52-56
    3.2.1 具有立构规整性的聚合物的一般合成过程  52-53
    3.2.2 不具有立构规整性的聚合物的一般合成过程  53-56
  3.3 聚合物的性能表征  56-60
    3.3.1 聚合物的光学性能的表征  56-57
    3.3.2 聚合物的电学特性的表征  57-59
    3.3.3 聚合物在电池中的应用  59-60
  3.4 本章小结  60-61
第4章总结与展望  61-63
  4.1 总结  61
  4.2 展望  61-63
参考文献  63-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间发表的论文  71

立构规整性的噻吩苯并噻二唑交替齐聚物及聚合物的研究

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