改性聚芳醚和聚噻吩类光伏给体材料的合成及性能研究

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1、中山大学硕士学位论文改性聚芳醚和聚噻吩类光伏给体材料的合成及性能研究姓名：杨柳申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：孟跃中;卞曙光20100608改性聚芳醚和聚噻吩类光伏给体材料的合成及性能研究材料物理与化学专业杨柳指导教师：孟跃中教授卞曙光教授中文摘要聚合物太阳能电池，具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、柔性等优点而成为人们近年来关注的热点。本论文围绕聚合物混合异质结太阳能电池材料开展研究工作，主要内容如下：1，将酞菁小分子作为侧链连接在聚芳醚的主链上，设计并合成了侧链含有金属酞菁的聚芳醚的

2、衍生物。这类聚合物不仅保持了金属酞菁的良好的光吸收性能，而且解决了金属酞菁的溶解性能，具有很好的成膜特性，同时该类聚合物也具有良好的热稳定性能，5％的分解温度均大于360℃。研究了该聚合物的紫外可见吸收光谱，在300—400nm以及600—700nm存在两个宽的吸收带。测试了他们的循环伏安曲线，结果表明该类聚合物具有在光电领域应用的前景。2，将含咔唑基团的噻吩与3一己基噻吩通过stilling耦合反应成功的合成了共轭的嵌段共聚物。研究该聚合物的热稳定性能，紫外可见吸收和电化学性能。其吸收范围在250nm-600nm。该聚

3、合物的禁带宽度和能级根据紫外吸收光谱以及循环伏安图计算出来，Eg=2．15eV，EHOMO一5．95eV，ELUMO一3．8eV。以这种聚合物为给体材料与PCBM以质量比为1：4的比例，旋转涂布制备混合物异质结的太阳能电池，得到的光伏器件表现出开路电压为0．61V，短路电流为1．09mA／cd，填充因子为33．3％，最大能量转换效率为0．21％。关键词：聚合物太阳能电池、酞菁聚芳醚、聚3一己基噻吩、能量转换效率Synthesisandchalaterizationofmodifiedpoly(arylether)sand

4、polythiophenes嬲donormaterialsinphotovoltaicfieldMaterialsPhysicsandChemistryYangLiuSuperyisedbyYuezhongMengandShuguangBianABSTRACTConjugatedpolymerbulkheterojunction(BHJ)solarcellshaveattractedgreatattentioninrecentyearsduetotheirlow-cost,advantageoflightweight,m

5、echanicalflexibilityandsimplefabricationprocesses．Inthisthesis，themajorcontentsaleintroduced懿follows．1，Aseriesofmetallophthalocyaninepoly(alylether)swithlongalkylmainchainweresynthesizedbystep-growthpolymerization．Thesepolymerswerefoundtohave900dsolubilityincommo

6、nsolventsandbecapableofformingfilms．The5％decompositiontemperatureofthesepolymerswereallabove360"Cwhichrevealedagoodthermalstability．Theopticalandelectrochemicalpropertiesofthesynthesizedpolymerswereevaluated．TheabsorptionmeaSurementsintheUV-visregionshowedtwointe

7、nseabsorptionbandsattherangeof600—700眦and300-400nm．Alltheresultsshowedthatthesepolymershadthepotentialtobeusedinphotovoltaicfield．2，CarbazoleWaSused勰bulkysidethRilltoattachthepoly(3-hexylthiophene)throughthestiningcouplhngreaction．Withthischemicalstructure，thepol

8、ymershowedagoodthermalstability．neabsorptionregionwasfrom250nmto600hm．111ebandgapandenergylevelwerecalculatedfromabsorptionspectrumandcyclicvoltammetrycl／rvewi