【摘要】： 本論文對本體異質(zhì)結(jié)電池(BHJ-PSCs)用聚合物給體材料和染料敏化太陽能電池(DSSCs)用有機染料敏化劑的研究進(jìn)展作了簡要的綜述,并從拓寬和增強光敏材料的吸收光譜,提高材料載流子遷移率的角度出發(fā),設(shè)計并合成了一系列三苯胺基光敏染料和基于噻吩衍生物為主體結(jié)構(gòu)的共軛聚合物。利用核磁共振、紫外-可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜、循環(huán)伏安等常規(guī)檢測方法對所合成的化合物的結(jié)構(gòu)、光物理及電化學(xué)等性質(zhì)進(jìn)行了表征和研究;分別制備了DSSCs和BHJ-PSCs器件,研究了所得材料的結(jié)構(gòu)與光伏性能之間的關(guān)系。其主要研究內(nèi)容如下: 1.設(shè)計并合成了側(cè)基含1, 3, 4-噁二唑的基于3, 4-乙烯二氧噻吩的三噻吩結(jié)構(gòu)單元(TTh-Oxa)并苯乙撐的兩種共聚物P1和P2。作為對比,同時合成了一種聚苯撐乙烯(PPV)共軛聚合物P3。實驗結(jié)果表明,TTh-Oxa的引入,可有效降低共軛聚合物的能隙,拓寬并增強P1和P2的光譜吸收。以P1、P2和P3共聚物作為電子給體,PCBM作為電子受體,制備了聚合物本體異質(zhì)結(jié)器件(重量比1:4)。在AM 1.5G太陽光條件下(100 mW/cm~2),基于三種共聚物的太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率分別為0.64%、0.58%和0.07%。 2.以三苯胺或N, N-二對甲苯基苯胺作為電子給體結(jié)構(gòu)單元,3-甲基噻吩或2-乙烯基-3-甲基噻吩作為π-共軛單元,氰基丙烯酸作為電子受體單元,計并合成了三種D-π-A結(jié)構(gòu)的有機染料敏化劑TD1、TD2和TD3。主要研究了給體單元與π-共軛單元間的鍵接方式對染料的光物理、電化學(xué)和光伏性能的影響。相對于電子給體與π-共軛單元間以雙鍵連接的TD2和TD3染料,以單鍵連接的TD1在DSSCs電池中顯示出更低的聚集效應(yīng),其器件的暗電流更小,故電池具有更高的開路電壓和填充因子,因此單鍵連接有利于提高此類染料的光伏性能。在AM 1.5G太陽光條件下(100 mW/cm~2),基于TD1的染料敏化太陽能電池的效率最高,其優(yōu)化后的DSSCs的能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了8.27%(Jsc = 15.76 mA/cm~2, Voc = 0.72 V, and FF = 0.73),顯示出潛在的應(yīng)用價值。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 染料敏化太陽能電池 三苯胺染料 3-甲基噻吩 3 4-乙烯二氧噻吩
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：O631.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 研究背景8
• 1.2 有機太陽能電池簡介8-10
• 1.2.1 聚合物太陽能電池(PSCs)的器件結(jié)構(gòu)及工作原理8-10
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池(DSSCs)的器件結(jié)構(gòu)和工作原理10
• 1.3 有機太陽能電池的性能參數(shù)10-12
• 1.3.1 J-V特性曲線及相關(guān)參數(shù)10-11
• 1.3.2 太陽能電池的效率表達(dá)11-12
• 1.4 太陽能電池光敏材料12-20
• 1.4.1 共軛聚合物給體材料12-17
• 1.4.2 染料光敏劑17-20
• 1.5 論文的設(shè)計思想與研究內(nèi)容20-22
• 第2章 含3，4-乙烯二氧噻吩共軛聚合物的合成與光伏性質(zhì)研究22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗部分22-28
• 2.2.1 試劑、儀器及測量條件和方法22
• 2.2.2 中間體和聚合物的合成22-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-34
• 2.3.1 單體和聚合物的合成及結(jié)構(gòu)表征28-29
• 2.3.2 聚合物的熱性能29-30
• 2.3.3 聚合物的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜30-31
• 2.3.4 聚合物的電化學(xué)性能31-32
• 2.3.5 聚合物的光伏性能32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 含甲基噻吩橋鏈的三苯胺染料的合成與光伏性質(zhì)研究35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 實驗部分35-40
• 3.2.1 試劑、儀器及測量條件和方法35-36
• 3.2.2 染料的合成36-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-47
• 3.3.1 中間體和目標(biāo)染料的合成與表征40-41
• 3.3.2 染料的光物理性質(zhì)41-43
• 3.3.3 染料的電化學(xué)性能43-44
• 3.3.4 染料的光伏性能研究44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 總結(jié)與展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 致謝54-55
• 附錄A 試劑、藥品及其純化方法55-57
• 附錄B 儀器及測試條件和方法57-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況59

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