含三苯胺、噁二唑聚噻吩衍生物和雙給體有機(jī)染料的合成及光伏性能研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)介紹了聚合物太陽能電池和染料敏化太陽能電池光敏材料及器件的研究進(jìn)展。為了拓寬和增強(qiáng)光敏材料的吸收光譜、提高其電荷遷移率、增強(qiáng)光敏染料的給電子能力以及抑制染料分子在TiO2表面聚集,設(shè)計并合成了一系列含三苯胺、噁二唑側(cè)基的共軛聚合物光伏材料和高摩爾吸收系數(shù)的雙給體有機(jī)小分子染料。利用核磁共振譜、紅外光譜、飛行質(zhì)譜等方法對所合成的化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征確認(rèn),并利用紫外可見光譜、熒光光譜、瞬態(tài)吸收光譜、循環(huán)伏安等測試系統(tǒng)地研究了所合成

2、的聚合物和有機(jī)染料的光物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)。同時,測試了基于所合成的聚合物和有機(jī)染料所組裝的太陽能電池的光伏性能,其主要結(jié)果如下:
　　1.設(shè)計并通過Witting-Horner聚合反應(yīng)合成了三種新型的含N,N-二對甲苯基苯胺、噁二唑側(cè)基的三噻吩衍生物與2,5-二辛氧基-1,4-苯乙烯的共聚物P1、P2和P3,并系統(tǒng)地研究了N,N-二對甲苯基苯胺和噁二唑側(cè)基對共聚物的熱穩(wěn)定性、光物理、電化學(xué)和光伏性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:N,N-

3、二對甲苯基苯胺和噁二唑側(cè)基的引入能夠拓寬聚合物的吸收光譜并且能夠有效地提高聚合物的電荷遷移率。在模擬太陽光照射下(AM1.5,100mW/cm2),基于三種共軛聚合物/PC61BM(1:4w/w)制作的本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率分別為0.72％、1.75%和1.28%。
　　2.設(shè)計并通過Witting-Horner、Stille偶聯(lián)、Knoevenagel縮合等一系列經(jīng)典的有機(jī)反應(yīng),合成了兩個含有雙 N,N-二對甲苯基苯

4、胺電子給體和氰基乙酸電子受體的枝條狀有機(jī)染料D1和D2,同時合成了一結(jié)構(gòu)簡單的有機(jī)染料D3。并系統(tǒng)地研究了電子給體和烷基取代對染料的光物理、電化學(xué)、光伏等性能的影響。研究結(jié)果表明:雙N,N-二對甲苯基苯胺取代不但能夠提高染料分子的摩爾吸收系數(shù)而且能夠有效地抑制電子在染料陽離子和TiO2導(dǎo)帶之間發(fā)生電荷重組,從而有效地提高了染料的光伏性能。在模擬太陽光照射下(AM1.5,100mW/cm2),基于染料D2制作的染料敏化太陽能電池(DSSC