基于噻吩吡咯二酮功能有机太阳能电池材料的合成与性能研究

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1、湘潭大学硕士学位论文学校代号10530学号201106041384分类号O63密级公开硕士学位论文基于噻吩吡咯二酮功能有机太阳能电池材料的合成与性能研究学位申请人黄红端指导老师王行柱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五月二十日I万方数据湘潭大学硕士学位论文Synthesisandpropertiesofthienopyrroledione-basedfunctionalorganicsolarcellmaterialsCandidateHongduanHuangSupervisorAssoc

2、iateProf.XingzhuWangCollegeCollegeofChemistryProgramPolymerChemistryandPhysicsSpecializationFunctionalPolymerDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay,2014II万方数据湘潭大学硕士学位论文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

3、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III万方数据湘潭大学硕

4、士学位论文摘要本体异质结太阳能电池以交联的聚合物或小分子为给体，聚芴为受体的模式成功提供了一种高效、廉价转换太阳能效率的途径。窄带隙的D-A共轭分子在主链上引入给电子D单元和吸电子A单元成为本体异质结太阳能电池最重要的给体。为了提高太阳能转化效率，注意力集中在设计窄带隙聚合物或分子结构来增大短路电流，同时降低最高占据能级轨道来增加开路电压。高吸光系数的染料敏化太阳能电池（DSSC）由于高效一直在光伏行业备受瞩目。在D-π-A结构的染料中，受体主要是氰基乙酸、绕丹宁等，此结构能促进分子内电荷转移，适用于高效DSSC器件。具体研究内容

5、如下：1.通过Sonogashira和Stille聚合分别合成出含噻吩吡咯二酮单元的聚合物P1、P2，并对它们的光电性能、热性能和光伏性能进行了研究。结果表明铂炔聚合物P1具有更好的热稳定性和成膜性，Pt的引入提高了器件的短路电流和开路电压，因此P1的器件效率（0.65%）远远高于P2（0.0088%）的效率。2.以咔唑为给体，苯并噻二唑为的受体的A-D-A型小分子S1-S4，通过调整主链噻吩上有无烷基链和端基做对比。结果表明四种目标小分子的光学和化学带隙均属于窄带隙，S3（0.35%）的效率最高，它具有最高的0.78V的开路电压

6、，是因为S3同时引入了烷基链和强吸电子端基双氰基，改善了它的溶解性和成膜性，拓宽了光谱吸收。3.D-π-A结构的染料D1和D2含有相同的噻吩吡咯二酮为π桥的主链但是端基分别为氰基乙酸和2-（1，1-双氰基）绕丹宁。测试表明2-（1，1-双氰基）绕丹宁相比氰基乙酸可以拓宽光谱吸收，而且摩尔吸光系数更大，HOMO能级得到优化，两者的光化学带隙分别为1.93eV、1.86eV，电化学带隙分别为1.61eV、1.58eV。关键词：本体异质结太阳能电池；铂炔聚合物；噻吩吡咯二酮；染料敏化太阳能电池；绕丹宁IV万方数据湘潭大学硕士学位论文Ab

7、stractBulk-heterojunction(BHJ)solarcellsbasedonpolymerorsmallmoleculedonorandfullereneacceptornetworkshavemadeabreakthroughsuccessforefficientsolarenergyapplication.Lowband-gapD-Aconjugatedmoleculesincorporatingelectron-donating(D)andelectron-accepting(A)unitsonthebac

8、kbonehavebecomethemostimportantdonorsinBHJsolarcells.Tooptimizepowerconversionefficiency(PCE),attentionhasbeenpaidtodesignna