含有氟代喹喔啉单元da型聚合物合成及其光伏特性研究

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1、StudyonthesynthesisandphotovoltaicpropertiesofD-AcopolymerscontainingfluorinatedquinoxalineunitThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofScienceByHaimeiWuSupervisor:Prof.WeiWeiSubmissiondate:March2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈

2、交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文

3、的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要聚合物光伏电池具有质量轻、低成本等许多优点，开发性能优良的材料对于实现电池产业化有着至关重要的意义，目前已经成为人们研究的热点和重点。本论文

4、具体而言，全文共分为六章：第一章，概述了光伏电池的基本知识，介绍几种典型的共轭聚合物在电池领域内的研究状况，重点阐述了喹喔啉类材料的研究现状以及氟原子引入到分子结构中对材料性能的影响。最后，据此提出了本论文的设计思路和主要研究内容。第二章，选取喹喔啉和氟代喹喔啉作为缺电单元，与苯并二噻吩（BDT）通过Stille偶联聚合反应成功合成了聚合物PBDTQx和PBDTFQx。测试结果表明该类材料在可见区有合理的吸收和良好的热稳定性，电化学结果显示含氟原子的PBDTFQx与PBDTQx相比，最高占据轨道（HOMO）和最低空轨道（

5、LUMO）的能级均有所降低，表现在器件中为相同条件下，光电转换效率有明显的提升。第三章，选取喹喔啉和氟代喹喔啉的衍生物作为缺电单元，BDT为给电单元，制备了聚合物PBDTTQx、PBDTFTQx；PBDTC6TQx、PBDTC6FTQx以及PC12BDTTQx、PC12BDTFTQx。测试结果表明分子结构经过修饰改性后，上述聚合物在长波区内均表现出较宽的吸收；每组聚合物中含氟材料的HOMO能级均比无氟材料要低，表现在器件中为相同条件下，含氟材料的开路电压明显增大。另外，空间电荷限制电流法（SCLC）结果表明PC12BDT

6、TQx和PC12BDTFTQx是一类具有较高迁移率的光伏材料。第四章，选用喹喔啉和氟代喹喔啉的衍生物作为缺电单元，芴、咔唑为给电单元，通过Suzuki偶联聚合反应制备了PFOTQx、PFOFTQx和PCzTQx、PCzFTQx。制备的材料同样具有较高热稳定性和合理的吸收，而且含氟材料的HOMO能级比无氟材料要低。相同条件下，基于含氟材料制作的器件具有较高的开路电压，光电转换效率比无氟材料器件提升约15%-33%。第五章，运用Stille偶联聚合反应合成了含有喹喔啉-噻吩（TQ），氟代喹喔啉-噻吩（FTQ）结构的聚合物，对

7、吸收、电化学进行测试。重点对FTQ的光伏性能进行研究，活性层经过优化退火处理后最终得到5.3%的较高光电转换效率。第六章，对论文的工作内容进行总结，并对后期工作进行展望。关键词:聚合物光伏电池，给-受型,氟代喹喔啉，开路电压，光电转换效率IAbstractTheorganicphotovoltaiccells(OPV)havemanyadvantagesoflightweight,lowcostandsoon.Thepolymerswithexcellentphotovoltaicpropertiesarevitalto

8、thedevelopmentofOPV,ithasbecomethehotspotandfocusofstudy.Indetail,thepaperisdevidedintosixchapters.Inchapter1,thebasicprincipleofphotovoltaiccellsandthedevelop