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1、学校代号10530学号201106041385分类号O63密级公开硕士学位论文基于苯并三噻吩光伏材料的合成及性能研究学位申请人孟禄程指导老师赵斌副教授学院名称化学学院学科专业高分子化学与物理研究方向功能高分子二零一四年四月十日万方数据SynthesisandpropertiesofphotovoltaicmaterialsbasedonbenzotrithiophenederivativesCandidateLuchengMengSupervisorAssociateprofessorBinZhaoCollegeCollegeofChemistryProgra
2、mPolymerChemistryandPhysicsSpecializationFunctionalPolymerDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateApril,2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年
3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据湘潭大学硕士论文摘要能源危机迫使人类对清洁能源的利用进行研究，太阳能的利用被认为是解决人类未来能源的有效途径。当前，有机太阳能电池已成为各国研究的热点，但是其能量转化效率仍未达到商业化应用标准，因此
4、需要更多研究与探索。近年来的研究表明，苯并三噻吩(BTT)被认为是一种有效的给体结构单元。本论文采用一种新型的苯并三噻吩异构体作为给体结构单元，制备得到了聚合物和小分子光伏材料，并对其进行了结构表征和相关性能测试。1．以1,3,5-三氯苯为原料，经傅克反应和还原反应后得到中间体1,3,5-三氯-2,4,6-三醛基苯，然后用巯基乙酸乙酯进行合环，所得产物经过水解和高温脱羧，得到苯并[1,2-b:3,4-b':5,6-b'']三噻吩，并将其制备成含双边锡试剂的单体5,8-二(三甲基锡)-2-辛基苯并[1,2-b:3,4-b':5,6-b'']三噻吩(M1)。同时，
5、我们以2,3-二溴噻吩为原料，经傅克反应和Stille偶联反应所得的中间体用2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌(DDQ)和三氟化硼乙醚进行合环，进而制备得到了M1的同分异构体5,8-二(三甲基锡)-2-辛基苯并[1,2-b:3,4-b':6,5-b'']三噻吩(M2)。将M1和M2与带双溴的二己基噻吩苯并噻二唑(DTBT)进行聚合分别得到聚合物P1和P2，通过对P1和P2的性质的对比来探索苯并三噻吩同分异构体的结构差异对聚合物性能的影响。P1因其溶解性优于P2，故更容易制得高分子量的聚合物，并提高了其溶液可加工性。尽管P1的吸收光谱比P2蓝移了35nm，但其短路
6、电流密度却略高，同时，P1具有更低的HOMO能级，因而其PSC的开路电压比P2高了0.1V，故P1器件的能量转化效率高于P2器件，为0.78%。2．我们将具有更低HOMO能级的苯并[1,2-b:3,4-b':5,6-b'']三噻吩作为给体结构单元，以3-乙基绕丹宁作为末端受体结构单元来制备A-D-A型小分子光伏材料，通过采用二噻吩或三噻吩衍生物作为π共轭桥来调节分子的自组装和堆积结构，从而制备得到了小分子D1和D2。研究结果表明，D1较D2具有更高的摩尔吸收系数，且在固体膜状态下具有明显的J型聚集，导致D1的吸收光谱拓宽和红移；同时，D2膜的荧光强度只有D1膜
7、的1/7，这表明D2膜存在明显的荧光淬灭或激子失活，且D1、D2和PC61BM之间存在有效的电荷转移。当采用氯苯作为溶剂，D1/PC61BM为1:2时，基于D1的光伏器件获得了0.99V的开路电压，但是短路电流密度不高，故其能量转换效率只有0.83%。然而，采用三氯甲烷作为溶剂，D1/PC61BM为1:0.5时，开路电压提高到了1.10V，填充因子达到了0.45，其能量转化效率提高到2.1%。关键词：本体异质结太阳能电池；苯并三噻吩；同分异构体；聚集态结构；I万方数据湘潭大学硕士论文AbstractCleanenergyhastobeexploredforen
8、ergycrisis.Asweallk
