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新型窄带隙有机光伏材料的设计合成与性能研究

作　者: 余浩
导　师: 王行柱
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 有机太阳能电池金属共轭聚合物染料敏化太阳能电池窄带隙光伏材料
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 42次
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内容摘要

随着矿物能源的日益减少和环境污染的日趋严重，发展新型环境协调型可再生能源正受到世界各国的高度重视。作为化石燃料的替代品，太阳能在不同的研究领域中脱颖而出，其中太阳能电池可以将太阳辐射直接转化成电能，被认为在太阳能的利用方式中最为便捷和可靠。有机太阳能电池具有制备工艺简单，加工方便，材料的化学结构可调控，成本低廉和可制备弯曲及大面积器件等优点。通过设计并合成出具有窄带隙和较低的HOMO能级的有机共轭给体材料，优化分子结构，来改善给体材料的各项性能，是提高太阳能电池效率的主要方式。本论文以设计与合成新型的窄带隙有机共轭给体材料并将其应用于有机太阳能电池为研究思路，具体开展了以下几个方面的工作：1，本文设计并制备了一系列以苯并噻二唑为基的D-A聚合物，一方面将苯并噻二唑与苯并二噻吩进行Stille偶联聚合，合成三种纯有机D-A结构聚合物P1-P3；另一方面以苯并噻二唑为核通过Sonogashira反应制备了主链上含金属Pt的共轭聚合物P4，P5。通过调节主链上噻吩单元的数目，来达到调节光伏材料的性能的目的，获得了一系列具有优异性能的聚合物。2，以三苯胺或烷氧基取代三苯胺为给电子给体，氰基丙烯酸或者罗丹宁为电子受体，分别用环戊二烯二噻吩及其N取代衍生物二噻吩并吡咯作为π桥，合成了一系列性能比较优异的染料敏化剂D1-D10，并对其进行了表征和性能研究，通过对比分析了各基元对染料敏化剂性能的影响。3，通过继续改换D-π-A结构染料小分子中各个基元，得到了D11-D24这一系列染料，进一步研究不同系列共轭结构的芳环化合物对染料敏化剂性能的影响，替换不同π桥联获得了性能多样的染料活性剂。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第1章引言  7-18
  1.1 有机太阳能电池简介  7-8
  1.2 有机太阳能电池的结构和工作原理  8-11
  1.3 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理  11-12
  1.4 有机太阳能电池材料研究进展  12-17
  1.5 论文的设计思想和研究内容  17-18
第2章以苯并噻二唑为基的聚合物的设计合成及性能研究  18-34
  2.1 引言  18-19
  2.2 实验部分  19-28
  2.3 苯并噻二唑共轭聚合物的实验结果与讨论  28-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章基于环戊二烯二噻吩 D-π-A 型染料合成与表征  34-53
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-47
  3.3 染料小分子 D1-D10 的实验结果与讨论  47-52
  3.4 本章小结  52-53
第4章 D-π-A 型染料小分子的合成与表征  53-86
  4.1 引言  53
  4.2 实验部分  53-78
  4.3 染料小分子 D11-D24 的实验结果与讨论  78-85
  4.4 本章小结  85-86
结论  86-87
参考文献  87-92
附录 A 试剂、药品及处理方法  92-94
附录 B 仪器、测试条件及方法  94-95
致谢  95

新型窄带隙有机光伏材料的设计合成与性能研究

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