基于卟啉衍生物與吡咯并吡咯二酮的有機光伏材料的合成及性能研究.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭以及環(huán)境污染，化石能源已經(jīng)不能滿足人們的生活需要和社會發(fā)展?？稍偕滦湍茉吹难芯恳约伴_發(fā)顯得十分重要。為此，本論文著重介紹了本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)聚合物太陽能電池(PSCs)的工作原理及器件的研究進展。并綜述了BHJ–PSCs中幾種具有代表性的聚合物電子給體材料及其研究現(xiàn)狀。根據(jù)闡述我們設(shè)計合成了兩種新型的金屬鋅卟啉配合物LX和LG，并利用氣質(zhì)聯(lián)用、飛行質(zhì)譜及核磁共振氫譜和元素分析等檢測手段對所合成的中間產(chǎn)物和目標聚

2、合物進行了表征。還通過紫外–可見吸收光譜(UV–Vis)，循環(huán)伏安法(CV)和原子力顯微鏡測試了目標聚合物的光物理性質(zhì)，電化學性能和表面形貌，同時研究了基于卟啉衍生物的聚合物作為電子給體的BHJ–PSCs的光伏性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.設(shè)計并合成了新型金屬鋅卟啉配合物卟啉LX作為給體單元，以4種不同比例的吡咯并吡咯二酮（DPP）作為受體單元，用聯(lián)二噻吩（BT）作為π橋，通過Stille-coupling聚合合成P(

3、LX-BT-DPP1),P(LX-BT-DPP3),P(LX-BT-DPP4),P(LX-BT-DPP5)三元共聚物。詳細研究了其不同比例的LX對目標共聚物的光物理性質(zhì)、電化學及光伏性能的影響。研究表明，P(LX-BT-DPP4)表現(xiàn)出了最優(yōu)的吸收光譜從而獲得了最高的短路電流（Jsc），最優(yōu)的表面形貌有利于得到較好的開路電壓(Voc)，基于P(LX-BT-DPP4)/PC61BM(1/2,w/w)的BHJ–PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率最高為2

4、.44％。
　　2.設(shè)計并合成了新型金屬鋅卟啉配合物LG作為給體單元與吡咯并吡咯二酮（DPP）作為受體單元，用聯(lián)二噻吩（BT）作為π橋，合成了P(LG-BT-DPP),并加入噻吩并吡咯二酮（TPD）拓寬500nm—600nm的吸收光譜合成四元共聚物P(LG-BT-TPD-DPP)。實驗表明：兩種共聚物均有較好的熱穩(wěn)定性和溶解性，并且在共聚物骨架中引入TPD單元能夠有效的拓寬聚合物的吸收光譜，使得共聚物P(LG-BT-DPP)和P(