D-A型共轭聚合物材料的设计和合成及其在太阳能电池中的应用

摘要

能源是二十一世纪人类赖以生存和发展的基本条件,是世界各国经济发展战略中颇受重视的组成部分。随着传统石化能源的日益枯竭,人们越来越渴望廉价并且环保的可再生能源技术的出现。太阳能是没有污染、没有噪声、不受地域限制、取之不尽用之不竭的清洁能源,是目前为止人类可利用的最理想的能源模式。太阳能电池是将太阳能直接转化为电能,是人们利用太阳能资源,进行存储和提供能源的有效途径之一。目前,制备高效、廉价、可大面积生产的太阳能电池,是学术界和产业界关注的焦点问题。
　　因此,基于有机聚合物活性材料的有机太阳能电池日益进入人们的视野,并得到了重视和发展。可溶液加工的有机共轭聚合物太阳能电池具有诸多优点,包括制造方便,装置简易,成本低廉、质量轻,可制成大面积均匀膜层,甚至可制成薄而透明的柔性太阳能电池等。
　　本论文涉及两个体系的研究:第一章,我们由苯并二噻吩出发,引入1-乙炔基-3,5-双(辛氧基)苯作为侧链,合成了单体4,8-双(1-乙炔基-3,5-双(辛氧基)苯)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩,及一系列基于该单体的聚合物。并研究了炔基的引入对该系列聚合物各项性能的影响。第二章,我们基于前人的研究,合成了4,8-双(4-乙基己氧基-苯基)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩,并与经典单体2-乙基己基噻吩并[3,4-b]噻吩-2-羧酸甲酯(TT)共聚得到聚合物聚{4,8-双(4-(2-乙基己氧基)-苯基-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-交替-2-乙基己基噻吩并[3,4-b]噻吩-2-羧酸甲酯},将该聚合物应用于有机太阳能电池器件中,并测试了其光伏性能。

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1.前言

1.1有机共轭聚合物太阳能电池

1.1.1有机共轭聚合物太阳能电池的发展与现状

1.1.2有机太阳能电池的工作原理

1.1.3有机太阳能电池的器件结构

1.1.4有机太阳能电池器件的重要参数

1.2有机太阳能电池常见活性层材料

1.2.1传统的共轭聚合物

1.2.2 D-A型窄带隙共轭聚合物

1.2.3含有“醌”型结构的窄带隙共轭聚合物

2基于4,8-双（1-乙炔基-3,5-双（辛氧基）苯）-苯并[1,2-b:4,5-b']

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2表征设备及仪器

2.2.3单体及聚合物的合成路线

2.3结果与讨论

2.3.1单体与聚合物的合成

2.3.2聚合物各项性能的研究

2.4 本章小结

3基于4,8-双(4-乙基己氧基苯基）-苯并[1,2–b:4,5-b']二噻吩的单体及其聚合物的合成与表征

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2表征设备及方法

3.2.3单体及聚合物的合成路线

3.3结果与讨论

3.3.1单体与聚合物的合成

3.3.2聚合物PBDTOP-TT的各项性能研究

3.4本章小结

4 结论

参考文献

致谢

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