新型苝酸酯光伏受體的合成表征及光伏性能研究

材料科學論文編號:CL101  論文字數:10917,頁數:29

 目錄
 中文摘要………………………………………………………………………….Ⅰ
 英文摘要……………………………………………………………………..……Ⅱ
 目錄………………………………………………………………………………Ⅲ
1.緒論…………….………………………………………………………..……..1
 1.1概述………………………………………………………………………1
 1.2有機光伏材料發展歷程……………………………………………1
 1.3有機光伏電池的制備與一般構造……………………………………2
 1.3.1制備的方法………………………………………………………2
 1.3.2有機光伏電池的兩種基本結構………………………………3
 1.4有機共軛聚合物太陽能電池的原理……………………………………4
 1.5有機太陽能電池的特征參數……………………………………………6
 1.6有機聚合物光伏材料研究的現狀………………………………………8
 1.6.1電子給體聚合物…………………………………………………8
 1.6.2電子受體…………………………………………………………9
 1.7問題﹑策略……………………………………………………………11
 1.8課題的目的意義、研究內容有創新之處……………………………………11
 2.實驗部分…………………………………………………………………… 13
 2.1原料與試劑………………………………………………………………13
 2.1.1來源與規格……………………………………………………13
 2.1.2原料的純化……………………………………………………13
 2.1.3試劑的精制……………………………………………………14
 2.2苝四羧酸酯的合成與表征………………………………………………14
 2.2.1苝四羧酸酯的合成……………………………………………15
 2.2.2苝四酸四辛酯（TOEP）的合成………………………………15
 2.2.3苝四羧酸酯的的表征…………………………………………16
 3.結果與討論……………………………………………………………………19
 3.1有機聚合物太陽能電池的制備………………………………………19
 3.1.1ITO玻璃的處理…………………………………………………19
 3.1.2光活性層的制備………………………………………………20
 3.1.4光伏電池的制作………………………………………………20
 3.1.4光伏電池性能參數的測量………………………………………21
 3.2 PPV與苝酸酯復合的光伏電池性能…………………………………21
 3.3 結晶紫對MOPPV/苝酸酯復合電池的增感…………………………22
4.總結與展望……..……………………………………………………………23

致謝………………………………………………………24
 參考文獻………………………………………………………………………25

摘要:本文合成了一種新的苝四羧酸酯（苝四羧酸四辛酯），作為光伏太陽能電池的受體材料，其制備路線是苝四羧酸酯二酐（PTCDA）為原料合成苝四羧酸酯四甲酯（TMEP），再以TMEP為原料通過酯交換反應合成。并利用紅外光譜、紫外-可見吸收光譜對其進行了表征。該苝酸酯在常見有機溶劑中溶解性良好，在可見光區吸收強烈。從對羥基苯甲醚出發，利用Gilch聚合合成一種PPV衍生物：MO-PPV（聚（2-甲氧基-5-辛氧基）對苯撐乙烯撐），作為光伏太陽能電池的給體材料。以PPV衍生物作為給體材料，以苝酸酯作為受體材料，或者以結晶紫作為光增感劑來構件光活性層，以ITO作為陽極，以金屬鋁作為陰極來制作光伏器件-本體異質結太陽能電池，測試這些器件的黑暗條件下與光照條件下的電流電壓（I-V）曲線，計算它們的光伏特征參數：Voc、Isc、FF、η。研究了不同苝酸酯及其不同用量對電池性能的影響，并且采用結晶紫增感探討其對光伏性能的影響。利用紫外-可見光吸收光譜（UV-Vis）和熒光光譜（PL）研究PPV衍生物與苝酸酯的光物理性質，發現從PPV衍生物向苝酸酯存在光誘導電子轉移。
關鍵詞：苝四羧酸酯；PPV衍生物；給體/受體太陽能電池；光電表征

 Abstract：In this paper,one novel electron acceptors(A) based on perylenetet-
racar-boxylat-es (Tetra-octyl Ester of Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic, TOEP) was synthesized from3,4,910-perylene-Tetracarboxylic dianhydride(PTCDA) and characte-rized by IR and UV-visble spectra. It can be soluble in chloroform and tetrahydrofuran. Electron donor(D):poly[(2-methoxy-5-
octyloxy)-p-phenylene](MO-PPV) Was synthesized from p-hydroxyanisole and characterized by IR And UV-Visble spectra. Heterojunction D/A solar cells were fabricated with ITO as anode, aluminum as cathode and perylenetetracarboxylates-PPV derivatives bleds as photoactive layer. Their photovoltaic characteristics have been investigated and basic photovoltaic mechanism was described and discussed.
Keyword: Perylenetetracarboxylates；PPV derivatives； D/A solar cell； Photovoltaic characterization