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基于D-A结构有机聚合物/齐聚物光伏材料的合成与性能研究

作　者: 叶丹丹
导　师: 王行柱
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚合物太阳能电池有机小分子太阳能电池二噻吩并噻咯吡咯并吡咯二酮光伏性能
分类号: O633.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

有机太阳能电池因其成本低廉、重量轻、可制成大面积柔性器件而受到广泛关注。本论文选取不同给电子单元和吸电子单元，设计并合成了一系列具有共轭结构有机聚合物和受体（A）-给体（D）-受体（A）结构有机小分子太阳能电池给体材料，并系统的研究了各个材料的热学性质、光物理性质、电化学性质和光伏性质。本论文主要内容及结论如下：1.以3，4-二硝基噻吩单元为给电子单元，以二噻吩并噻咯、苯并二噻吩为吸电子单元共聚的到聚合物P1、P2；以噻咯衍生物为给电子单元，噻吩并吡咯二酮为西电子单元工具得到聚合物P3,P4；苯并二噻吩与二噻吩并噻咯共聚得到聚合物P5。其中聚合物P3具有较宽的吸收光谱，聚合物P5具有较好的成膜性，基于P3和P5的体异质结有机太阳能电池的能量转换效率分别达到了2.75%和2.12%。2.以二噻吩并噻咯为D单元，氰基乙酸正辛酯或双氰基为A单元得到的四个A-D-A有机小分子S1-S4，其噻吩桥上具有不同的取代基。基于材料S1、S2、S3和S4的体异质结有机太阳能电池的能量转换效率分别达到了3.28%、2.88%、0.26%和3.85%。3.以螺双芴为D单元，苯并噻二唑为支，在噻吩尾端引入不同吸电子能力的单元双氰基、氰基乙酸正辛酯和3-乙基饶丹宁得到小分子S5、S6和S7，它们与PC₆₀BM共混的体异质结有机太阳能电池的能量转换效率分别达到了0.20%、0.10%和0.34%。4.以吡咯并吡咯二酮为A单元，螺双芴、苯并二噻吩和二噻吩并噻咯分别为D单元得到小分子S8、S9和S10，基于材料S8、S9和S10的体异质结有机太阳能电池的能量转换效率分别达到了0.16%、1.69%和1.55%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 有机太阳能电池简介  8-11
    1.2.1 有机太阳能电池结构  8-9
    1.2.2 有机太阳能电池工作原理  9
    1.2.3 有机太阳能电池的性能参数  9-11
  1.3 有机太阳能电池材料  11-19
    1.3.1 有机太阳能电池受体材料  11-12
    1.3.2 聚合物给体材料  12-15
    1.3.3 有机小分子给体材料  15-19
  1.4 本论文设计思相与主要内容  19-20
第二章基于噻咯和 D-A 结构共聚物的合成与表征  20-36
  2.1 引言  20
  2.2 药品与试剂  20-21
  2.3 实验仪器  21
  2.4 聚合物  21-30
    2.4.1 聚合物结构及合成路线  21-23
    2.4.2 合成与表征  23-30
  2.5 结果与讨论  30-34
    2.5.1 合成与表征  30
    2.5.2 聚合物的分子量和热性能  30-31
    2.5.3 光学性能  31-33
    2.5.4 电化学性能  33-34
  2.6 聚合物的光伏性能  34-35
  2.7 小结  35-36
第三章线型及星型小分子材料的合成与表征  36-66
  3.1 引言  36
  3.2 基于并噻吩 [3,2-b:2',3'-d] 噻咯单元线型小分子材料的合成与表征  36-47
    3.2.1 实验部分  36-41
    3.2.2 结果与讨论  41-47
  3.3 基于螺芴单元星型小分子材料的合成与表征  47-55
    3.3.1 实验部分  47-50
    3.3.2 结果与讨论  50-55
  3.4 基于 DPP 单元线型小分子材料的合成与表征  55-64
    3.4.1 实验部分  55-60
    3.4.2 结果与讨论  60-64
  3.5 本章小结  64-66
总结  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
附录部分中间体及目标材料核磁图谱  73-84

基于D-A结构有机聚合物/齐聚物光伏材料的合成与性能研究

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