以苯并噻二唑为桥链共轭聚合物和有机小分子合成及其光伏性能的研究

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1、SynthesisandphotovoltaicpropertiesofconjugatedcopolymersandorganicmolecularwiththebridgeofbenzodiathiazoleunitsCandidateZhouHeSupervisorProf.SongtingTanCollegeCollegeofChemistryProgramPolymerChemistryandPhysicsSpecializationFunctionalPolymerDegreeMasterofScienceUniversityXi

2、angtanUniversityDateMay,2013II湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

3、湘潭大学可以将本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和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III摘要众所周知，地球上的能源危机日益严重，而太阳能以其无穷无尽以及无污染等特点成为取代其它传统能源的首要选择，太阳能电池也因此成为世界各地专家学者研究和开发的热点。本论文对于聚合物太阳能电池材料、小分子本体异质结和染料敏化太阳能电池材料以及电池器件的研究进展进行了综述。为了拓宽太阳能电池材料的吸收光谱、提高其开路电压和材料的稳定性，从而研究并开发出更好的

4、有机太阳能电池材料，提高其能量转换效率，我们设计并合成了一类新型的以苯并噻二唑为桥的三维共轭聚合物材料，与此同时，我们还合成了两种给体-π-受体(D-π-A)型有机小分子分别用于本体异质结和染料敏化太阳能电池。对于所合成的化合物，我们通过飞行时间质谱、核磁共振以及红外光谱等方法对其进行结构表征，并且利用了循环伏安法、荧光光谱、紫外可见光谱和J-V性能测试，研究了目标产物的电化学性质、光物理性质以及光伏性能。得到的研究内容如下：1:设计并合成了两种以苯并噻二唑为桥链的新型三维共轭聚合物PH-1和PH-2。研究了不同电子给体单元对聚合物的热性能、

5、电化学、光物理和光伏性能的影响。所得到的研究结果可以表明，不同的电子给体单元其给电子能力越强，聚合物的HOMO能级越低，其光伏性能也有所提高。基于PH-2的三维共轭共聚物/PC61BM本体异质结太阳能电池器件的能量转换效率为2.06%。2:通过一系列的有机反应，如Vilsmeier-Haack反应、Wittig-Horner反应、Stille偶联和Suzuki偶联反应，合成了两种新型的三苯胺类衍生物TPA-DTBT和DH-2，并且通过飞行时间质谱、红外光谱和核磁共振谱对它们的结构进行了表征。同样是以苯并噻二唑为桥链的两个有机小分子分别用于本体

6、异质结和染料敏化太阳能电池器件，在模拟太阳光条件下，基于TPA-DTBT的小分子本体异质2结太阳能电池器件的能量转换效率达到了2.79%（Voc=0.85V，Jsc=9.46mA/cm，FF=0.347）；以DH-2为敏化剂的染料敏化太阳能电池，在模拟太阳光条件下，2其能量转换效率为1.67%（Voc=0.55V，Jsc=4.23mA/cm，FF=0.72）。关键词：聚合物太阳能电池；染料敏化太阳能电池；苯并二噻吩；三苯胺；苯并二噻唑IAbstractAsweknow,theincreasinglyseriousenergycrisisont

7、heearth,andsolarenergywithitsendlessandnopollutionandothercharacteristicsastheprimarychoiceinsteadofothertraditionalenergysources,andthereforesolarcellsbecomeahotresearchanddevelopmentforexpertsandscholarsfromallovertheworld.Inthisdissertation,polymersolarcellmaterials,smal

8、lmoleculebulkheterojunctionanddyesensitizedsolarcellsandmaterialsresearchprogressa