基于咔唑的二维窄带隙共轭聚合物的设计、合成及其光伏性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jlsonger
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
聚合物太阳电池(polymer solar cells, PSCs)由于其重量轻、成本低、柔性以及性能可调控等优点而倍受关注。尽管聚合物太阳电池的效率已超过10%,但要实现商业化生产,就需要进一步提高其效率。效率偏低的一个重要原因在于聚合物给体材料的吸收光谱与太阳光发射光谱不匹配。为了解决这个问题,科研工作者不断开发新的窄带隙共轭聚合物,继而提出“二维窄带隙共轭聚合物”这一分子设计概念,在这种类型的聚合物中,主链由富电子单元构成,将含有吸电子基的基团通过π桥与主链相连形成侧链。而且这种二维结构还能赋予材料多向同性的电荷传输性能。另外,该类聚合物的合成一般采用先聚合,后官能化的方式,这样得到的聚合物相对分子质量和分子量分布较相似,便于研究它们的结构与性能之间的关系。聚咔唑类材料具有许多独特的优点。例如,它具有较高的空穴迁移率、较低的HOMO能级,使得基于聚咔唑衍生物的太阳电池器件的开路电压较高;另外,咔唑的N原子易于发生烷基链取代反应,可以显著增强聚合物的溶解性和可加工性。本论文的目的就是要将咔唑优异的性能与二维共轭的分子设计策略结合起来,开发出性能优良的太阳电池给体材料。同时实现了材料的低能带隙、低HOMO能级。基于以上理论,我们合成了一系列基于2,7-咔唑和3,6-咔唑的二维窄带隙共轭聚合物P27CZSDCN, P27CZSDTA, P36CZSDCN, P36CZSDTA。并对其热性能和光电性能进行了系统的研究。与2,7-咔唑聚合物相比,3,6-咔唑聚合物的紫外-可见吸收光谱在短波区有蓝移现象,并且迁移率更低,这主要是由于3,6-咔唑的共轭被打断,形成了短程共轭。另一方面,3,6-咔唑聚合物在长波长区域由ICT引起的吸收峰出现轻微红移。同时,2,7-咔唑衍生物具有更高的空穴迁移率和更深的HOMO能级。光伏器件测试结果表明,P27CZSDTA和P36CZSDTA与PC71BM组成的本体异质结聚合物太阳电池器件的能量转换效率分别达到2.47%和1.69%。这些研究结果表明P27CZSDTA有望成为一种性能优异的聚合物太阳电池给体材料。
其他文献
主要分析了煤矿松软煤巷锚网索支护技术,重点介绍了一种"锚+网+索+梯"的复合支护方式,不仅可以改善支护困难的问题,而且在很大程度上提高了生产的安全性,使工作可以更好地进行。通
一种测定皮革和毛皮中重金属离子(Cd,Co,CR,Cu,Hg,Ni和Pb)的灵敏检测方法——微波等离子发射光谱法(MP-AES)。这种方法利用了微波辅助酸消化,并且可以进行多样同时测定。在用
本文采用量子化学理论计算方法研究了环糊精与4种不同有机小分子间的相互作用。第一,采用PM3半经验和密度泛函理论(DFT)法研究了阿魏酸(FA)与α-环糊精(α-CD)间的相互作用。
<正>互联网的发展,带动了网上商品交易的繁荣。随着国内外大宗商品交易的日趋频繁,大宗商品电子交易平台也应运而生。不同于淘宝网等普通购物网站,大宗商品电子交易平台进行
研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度
[研究背景及目的]糖类抗原50(Carcinoma Antigen50, CA50)是一个主要用于消化道恶性肿瘤检测的肿瘤标记物。CA50在诊断恶性肿瘤时表现出较强的敏感性,所以在临床中广泛用于多
腹外疝是腹腔内的脏器或组织连同壁层腹膜,经过先天的或后天的腹壁薄弱点、孔隙向体表突出而形成的。是外科常见的疾病之一,其中腹股沟疝约占腹外疝发病率的90%~95%。而疝修
材料的形貌、尺寸及空间排布对材料的性能有很大的影响。随着材料制备和改性技术的不断发展与完善,材料的设计组装已经吸引了很多研究者的兴趣,因为它们在许多领域有着广泛潜在
维生素D(Vit D)缺乏属于全球范围内的一个常见的公共卫生问题。在孕母及后代Vit D缺乏现象尤其多见。Vit D缺乏不仅可导致骨骼方面的疾病,还与过敏性疾病、1型糖尿病、心血管
金属–有机框架物(Metal-Organic-Frameworks, MOFs)具有孔径可调控、结构多样及易于功能化等特性,在气体存储、分子识别、微孔器件、光学以及磁学等跨学科功能材料领域具有潜在