聚合物太陽能電池給體和受體材料的合成與器件表征.pdf

1、聚合物薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡單(可以在各種基底上使用廉價的技術(shù)如旋轉(zhuǎn)涂膜、噴墨打印、絲網(wǎng)打印等成膜制備)、可制備成柔性器件等突出優(yōu)點,另外聚合物材料種類繁多,可設(shè)計性強(qiáng),可通過材料的設(shè)計改性來提高太陽能電池的性能。本論文的工作主要包括用于聚合物太陽能電池的共軛聚合物給體材料和富勒烯受體材料兩方面的內(nèi)容。
　　 聚合物給體方面:
　　 1、設(shè)計合成了以萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮(NTDO)為

2、吸電子基團(tuán)、以BDT為給電子基團(tuán)的D-A結(jié)構(gòu)的共軛聚合物材料PBDTNTDO-1和PBDTNTDO-2,它們在300-700 nm可見光區(qū)具有良好的吸收,具有和PCBM匹配的電子能級,循環(huán)伏安法測得兩個聚合物的HOMO能級分別為:-5.14 eV和-5.19 eV。基于PBDTNTDO-2:PC70BM(1:2 w/w)光伏電池的開路電壓達(dá)到了0.92 V,最高能量轉(zhuǎn)換效率為1.52％。
　　 2、合成了規(guī)整戊基取代的聚噻吩衍生

3、物P3PT。P3PT具有和P3HT類似的吸收光譜和電子能級。制備了基于P3PT:PC60BM(或IC60BA、IC70BA)器件的光伏電池,其中基于P3PT:IC60BA(1:1 w/w)光伏電池的開路電壓為0.87 V,能量轉(zhuǎn)換效率為3.65％,比基于P3PT:PC60BM(1:1 w/w)光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率(1.66％)提高了2.2倍,而基于P3PT:IC70BA(1:1w/w)光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了4.52％。
　

4、　 富勒烯受體方面:
　　 3、設(shè)計合成了幾種噻吩取代的C60衍生物電子受體,ThCBM-1、ThCBM-2、ThCBM-3、ThCBM-4和ThCBM-5,通過改變富勒烯衍生物側(cè)鏈上烷基鏈的長度來研究富勒烯衍生物電子受體結(jié)構(gòu)的改變對聚合物太陽能電池光伏性能的影響。ThCBM-1～ThCBM-5具有幾乎相同的吸收光譜和LUMO能級?；赥hCBM-5的光伏電池的轉(zhuǎn)換效率(2.87％)和基于ThCBM-3的光伏電池的轉(zhuǎn)換效率(2