含3,4-乙烯二氧噻吩共軛聚合物與三苯胺基染料的合成及光伏性能研究.pdf

1、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(jī)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(qiáng)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-PS

2、Cs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(qiáng)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

3、合物本體異質(zhì)結(jié)器件(重量比1:4)。在AM1.5G太陽光條件下(100 mW/cm2),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(jī)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

4、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AM1.5G太陽光條件下(100 mW/cm2),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/cm2,V