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含三苯胺、噻吩、苯并噻二唑的光伏材料合成及性能研究

作　者: 方艳
导　师: 谭松庭
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚合物太阳能电池染料敏化太阳能电池苯并噻二唑低能隙光伏性能
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

太阳能作为可再生能源之一尚未被完全开放利用。尽管基于无机半导体的无机太阳能电池能有效的捕获太阳光,但是其成本过高而且环境不友好,正是这些原因大大推动了有机太阳能电池的研究。有机太阳能电池成本、低易加工、原料来源广泛。其中聚合物太阳能电池(PSCs)和染料敏化太阳能电池(DSSCs)的已成为科学家们瞩目的对象。有机太阳能电池材料的吸收光谱、空穴传输性能和溶解性对太阳能电池效率有很大的影响。为了拓宽和增强给体材料的吸收光谱、提高其空穴传输性能和溶解性,本论文设计并合成一系列新型光伏材料。结果如下：1.合成了三种新型含三苯胺、苯并噻二唑和噻吩的共轭聚合物P1、P2和P3,并将聚合物应用于PSCs。我们测试了聚合物的热学、光学、电化学及光电等方面的性能。结果表明：三苯胺单元(TPA和TPD)对拓宽聚合物的吸收光谱、提高空穴传输性能和光伏性能有重要作用。在模拟太阳光AM 1.5 100 mW/cm2下,基于三种低能隙聚合物/PC61BM(1:4 w/w)制作的PSCs的光电转换效率分别为0.97%、0.49%、1.11%。2.合成了一个含有双N,N-二对甲苯基苯胺为电子给体,3-己基噻吩为π-共轭体系和氰基乙酸为电子受体的非金属有机小分子染料FD1。我们研究了在π-共轭体系引入双键对染料的光物理、电化学、光伏性能的影响。研究表明,累积双键可以使FD1的紫外吸收光谱拓宽并红移,摩尔吸光系数明显增大。通过对溶剂和二氧化钛膜厚的优化,在模拟太阳光照射下(AM 1.5,100 mW/cm2),基于染料FD1的DSSCs光电转换效率高达7.04%(Jsc=12.57 mA/cm2,Voc=0.76 V,FF=0.74)。

含三苯胺、噻吩、苯并噻二唑的光伏材料合成及性能研究

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