二噻吩并环己二酮类共轭聚合物的设计合成与光伏性能研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:senjian
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科学技术的发展,环境污染和能源短缺等问题日益突出,急需开发绿色能源来取代传统资源。近些年来有机太阳能电池,因其具有大面积应用和制作柔性电池的潜力已经成为研究热点。作为吸光层的活性层材料是影响太阳能电池性能的关键因素。目前,基于本体异质结结构的有机太阳能电池能量转化效率已经超过了15%。其中D-A型给体聚合物PBDB-T作为给体材料在非富勒烯太阳能电池中表现出优异的性能。本论文以给体聚合物PBDB-T为基础,利用苯并二噻吩(BDT)和二噻吩并环己二酮(BDD)的主链结构设计合成新的给体聚合物并对其在有机太阳能电池和有机场效应晶体管中的应用展开研究,具体内容如下:1、设计合成了新的给体聚合物PSBDB-T:在二噻吩并环己二酮(BDD)单元噻吩上碳链的位置引进硫原子,合成新的给体聚合物PSBDB-T。聚合物PSBDB-T具有较好的热稳定性,具有从300 nm到700 nm的较宽的吸收范围,而硫原子的引入使聚合物的最高电子占据轨道(HOMO)能级降低,将其做为给体、ITIC为受体制作太阳能电池器件,得到了较高的开路电压,但器件的能量转化效率只能达到5%。与聚合物PBDB-T的电池效率8.8%相比明显偏低。通过有机场效应晶体管和空间电荷限制电流法测试其迁移率发现,聚合物PSBDB-T相比PBDB-T,空穴迁移率明显偏低,不利于太阳能电池器件中的空穴传输,从而导致器件性能下降。对器件薄膜研究发现,聚合物PSBDB-T具有更小的相分离尺度,而且在薄膜中结晶性降低,导致了激子传输能力的降低。2、设计合成了新的给体聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS:在苯并二噻吩(BDT)侧链噻吩上引进带甲氧基的烷基链和氯原子,合成了新的给体聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS。发现两种聚合物有相似的从300 nm到700 nm的吸收范围,但由于氯原子的引入使聚合物PBDB-T-CS的HOMO能级比聚合物PBDB-T-C的HOMO能级低,因此可与能级更低的受体匹配。聚合物PBDB-T-C为给体、ITIC为受体的器件效率能达到6.42%,聚合物PBDB-T-CS为给体、IT-4F为受体的器件效率能达到8.50%。通过空间电流限制电荷法测得聚合物PBDB-T-CS的空穴迁移率和电子迁移率更加均衡。原子力显微镜观察薄膜形态发现,聚合物PBDB-T-C和PBDB-T-CS在薄膜中的相分离尺度有明显区别。由于氯原子的加入对聚合物的结晶性能造成影响,使空穴迁移率和电子迁移率能达到较平衡的状态,器件性能得以提高。
其他文献
金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由过渡金属离子和有机配体配位形成的具有孔洞结构的材料,该配体通常为含有氧、氮等的羧酸盐或咪唑环。由于MOFs具有比表
W纤维因其优良特性被作为增强材料,应用于增强非晶材料、高温复合材料及难溶金域材料,但由于其表面易氧化,且在高温下与CuW基体无法达到理想的界面结合状态,故需在其表面沉积
现有的文献在研究银行持股公司的复杂性和风险的关系问题上,忽略了对于来自国内与国外活动的复杂性的描述。本文重新研究了上述关系,着重强调了从2002年第一季度到2015年第四
自1927年,Kermark和Mckendrick提出经典的SIR模型以来,传染病模型的研究在疾病预防与控制中起了重要的理论作用,受到了许多学者的关注.本文基于微分方程与差分方程定性理论,
目的:研究长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)肝细胞核因子1α-反义链1(hepatocyte nuclear factor 1 alpha-antisense 1,HNF1A-AS1)在胃肠胰神经内分泌肿瘤(gastroe
在过去十年中,期权引入对标的股票的影响一直是研究者争论的话题。根据样本时间、计量方法以及分析时间长度的不同,研究人员在不同的股票市场得出了相互矛盾的结果。本文旨在
液力变矩器是汽车上最重要的零部件之一,在提高车辆的自适应能力、通过路面能力、自动变速能力等方面具有巨大作用。本文介绍了一种基于LabVIEW软件的液力变矩器性能试验测控
铜绿假单胞菌是一种机会性致病病原体,临床上最常见的三大条件致病菌之一,是免疫受损个体和肺囊性纤维化患者主要致病因子。铜绿假单胞菌侵入肺上皮后从非褐藻胶产生菌株(非
由于我国能源分布不均,并且社会对用电量的需求日益增加,发展超特高压、大容量、远距离输电成为了必然趋势,故电力装备也面对着愈发复杂的绝缘要求。而纳米复合材料因为其制
由于环保的要求越来越高,寻找新型环保的替代制冷剂已迫在眉睫。氢氟烃(HFCs)和烷烃(HCs)是目前主要使用的制冷剂,然而大多数HF Cs的全球变暖潜能值(GWP)比较高,大量使用会引