新型共軛高分子光伏材料的設(shè)計(jì)與性能研究.pdf

1、隨著近年來能源危機(jī)和環(huán)境污染的逐漸加劇,對(duì)可再生能源的需求也越來越大.太陽能作為一種清潔的可再生能源,對(duì)太陽能電池的研究和應(yīng)用在過去的幾十年中得到了前所未有的發(fā)展.目前應(yīng)用最廣泛的太陽能電池是基于單晶硅、多晶硅和非晶硅系列,由于其加工工藝復(fù)雜、成本昂貴且不易于進(jìn)行大面積柔性加工,限制了它的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用.聚合物有機(jī)太陽能電池由于具有制備工藝簡單、重量輕、造價(jià)低廉、容易制備大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注.目前聚合物太陽能器件的結(jié)構(gòu)主

2、要是本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(BHJ)結(jié)構(gòu).它的結(jié)構(gòu)一般由以下部分組成:ITO陽極;PSS:PEDOT陽極涂層;光活性層(一般是由給體單元(如P3HT)和受體單元(如 PC60BM或 PC70BM)組成);金屬陰極(如 Al).基于P3HT和PCBM的太陽能電池的效率已經(jīng)達(dá)到4-5％.
　　雖然目前報(bào)道的聚合物太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了7～8％,但是相對(duì)于無機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池的效率而言還相當(dāng)?shù)?為了提高其能量轉(zhuǎn)換效率,對(duì)聚合物太

3、陽能電池進(jìn)行了深入的研究仍然有很大的重要性.
　　本論文主要是從共軛聚合物設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改性的角度出發(fā),拓寬聚合物光伏材料的吸收光譜,調(diào)節(jié)聚合物能級(jí),合成一系列窄帶隙的聚合物.
　　本論文分為三章,基于聚合物光電分子的設(shè)計(jì)合成和性質(zhì)研究,開展了一下幾方面的工作.
　　第一章中,詳細(xì)敘述了共軛聚合物有機(jī)太陽能電池的工作原理和發(fā)展簡史,介紹了一些典型的聚合物材料,從影響電池效率的幾個(gè)方面分別詳細(xì)敘述了設(shè)計(jì)和研究工作中應(yīng)該注意的

4、問題和解決方案.
　　第二章中,合成了一種新的電子受體單元:2-烷基-噻吩[3,4-b]咪唑,它可以由噻吩的二氨基化合物和酸或酰胺關(guān)環(huán)得到,合成方法簡單易行.含有此單元的單體和苯并二噻吩(BDT)和二噻吩硅芴(DTS)共聚后得到六種新型的聚合物,并首次被應(yīng)用于光電領(lǐng)域,基于P2/PC71BM的器件效率達(dá)到0.72％.
　　第三章中,對(duì)含有苯并三唑單元的共聚物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的改進(jìn).苯并三唑是一個(gè)強(qiáng)吸電子的雜環(huán)芳香化合物.它結(jié)構(gòu)