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《南昌航空大学》 2012年
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聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究

付官文  
【摘要】:随着经济不断向前发展,能源问题成为各国十分关注的重大问题。太阳能的利用也成为各国科学界研究的重点领域。有机聚合物太阳能电池具有轻、薄、柔等优点得到广泛的关注。本文设计并合成一系列新型的给体(Donor)-受体(Acceptor)结构的共轭聚合物光伏材料,通过核磁氢谱和碳谱确证结构,用凝胶色谱法测试分子量,并研究了聚合物的热稳定性、光学性能以及电化学性能。 (1)设计并合成出一系列支链为噻吩乙烯基、苯乙烯基、噻吩酰乙烯基的苯并噻二唑衍生物,与二噻吩并噻咯(DTS)、二噻吩并吡咯(DTP)和二噻吩并环戊二烯(DTC)衍生物通过Stille偶联反应合成了9个新型的D-A型共聚物PBDDTS1、PBDDTS2、PBDDTS3、PBDDTP1、PBDDTP2、PBDDTP3、PBDDTC1、PBDDTC2和PBDDTC3。它们的5%热失重温度达到了350℃以上,具有良好的热稳定性能。这些聚合物在紫外区和可见光区具有两个吸收峰,聚合物固体薄膜的最大吸收峰分别为613nm、613nm、604nm、650nm、653nm、645nm、616nm、620nm和609nm,同时吸收光谱较宽,覆盖了整个可见光区。这9个聚合物具有比较低的能带隙,都在1.6eV以下,与光学能带隙相接近。 (2)合成了氟硼二吡咯结构衍生物,与二噻吩并噻咯、二噻吩并吡咯和二噻吩并环戊二烯衍生物通过Stille偶联反应合成出6个新型的D-A型共聚物PBTDTS1、PBTDTP1、PBTDTC1、PBTDTS2、PBTDTP2和PBTDTC2,它们的5%热失重温度都达到了350℃以上,显示了良好的热稳定性能。这类聚合物在紫外区和可见光区具有三个吸收峰,聚合物固体薄膜的最大吸收峰分别为580nm、605nm、585nm、598nm、622nm和606nm,同时吸收光谱较宽,覆盖了整个可见光区。这6个聚合物的电化学能带隙都低于1.70eV,属于低能带隙聚合物的范畴,和光学能带隙相吻合。 (3)合成三噻吩并苯衍生物单体,并与苯并噻二唑衍生物、氟硼二吡咯衍生物等通过Stille偶联反应合成了新型的D-A型共聚物PBTBTT1、PBTBTT2、PBTZBTT、PBODBTT和PBTDBTT。通过热稳定性测试,这些聚合物都具有较高的热失重温度。从紫外-可见吸收光谱得出,这些聚合物固体薄膜的最大吸收峰分别为585nm、596nm、620nm、626nm和639nm,同时具有较宽的吸收光谱,覆盖整个可见光区,与太阳光谱匹配较好。从循环伏安测试结果可以得出这5个聚合物具有较低的能带隙,属于低能带隙聚合物的范畴,与光学能带隙接近。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM914.4

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