含ullazine聚合物光伏材料和有机染料的性能及染料敏化太阳能电池光谱动力学的研究

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1、学校代号10530学号201510141366分类号O63密级公开硕士学位论文含Ullazine聚合物光伏材料和有机染料的性能及染料敏化太阳能电池光谱动力学的研究学位申请人邓阳华指导老师谭松庭教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向高分子化学与物理二零一八年六月十日Inverstigationonthepolymerphotovoltaicmaterialsandorganicdyesandspectraldynamicsofdye-sensitizedsolarcellsCandidateYanghuaDengSupervisorProfessorSongtin

2、gTanCollegeCollegeofChemistryProgramChemistrySpecializationPolymerChemistryandPhysicsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学硕士论文摘要当今，科技日新月异，经济不断飞速发展，人们对能源的需求越来越大，然而传统的化石能源储量十分有限，加之，环境问题也较为突出，因此人们不断尝试和发展新型可再生能源，而太阳能作为新能源的一种，以其无污染、储量高、成本低廉等优势，受到众多研究者地关注，其中有机太阳

3、能电池质地轻、成本低、易于制成柔性器件，更是广受科学家地青睐。目前，本体异质结型聚合物太阳能电池(PSCs)，最高光电转化效率已经达到了14.9%，而染料敏化太阳能电池(DSSCs)，其最高光电转化效率已经达到了14.3%。但是，距离商业应用还有很长一段路程，因此需要研究者不断尝试和发现新型、易于调节、高效的光活性材料。本文设计并合成了聚合物电子给体材料和有机染料敏化电池材料，并从材料的热稳定性、光物理性能、电化学性能、光伏性能等方面进行了系统的研究。另外采用了超快光谱技术，从微观角度研究了染料敏化太阳能电池的光谱动力学，进一步阐明了染料敏化剂的光伏性能。本论文内

4、容如下：1.设计并合成了以Ullizine为基元的二元共轭聚合物PB和三元共轭聚合物PT，利用凝胶渗透色谱和热重分析表征了聚合物的分子量和热稳定性，并研究了聚合物的光物理性能、电化学性能和光伏性能。基于共聚物PB和PT作为电子给体材料的聚合物太阳能电池器件，研究结果表明，二元共聚物PB由于具有较低的能级水平，从而获得较高开路电压，而侧链含Ullazine结构基元的三元共聚物PT具有更宽的吸收光谱和更高的空穴迁移率，从而获得了更高的短路电流和能量转换效率。2.从染料敏化剂XD2出发，虽其光电转换效率达到6%以上，但是其吸收光谱较窄，摩尔吸光系数较低，通过改变苯环引入

5、噻吩作π桥，以增加染料的共轭，希望拓宽光谱及增加摩尔消光系数，以获取更高的光电转化效率，设计并合成了以三苯胺为染料给体，DPP为第一受体，氰基乙酸为第二受体，以噻吩双建作为π桥的D-π-A1-π-A2型的有机染料XD3，将其应用到DSSCs中，并对其光物理性能、电化学性能和光伏性能进行了全面的研究，发现XD3具有较高的摩尔吸光系数和更宽的光谱，在持续光照下效率能够稳定，最终获得4.49%的光电转化效率。3.为了更进一步揭示染料敏化剂XD2和XD3的π桥结构对其光伏性能的影响关系，利用飞秒光谱、纳秒光谱从微观角度研究了两者光谱动力学，两者无论是在THF溶液，还是接枝

6、在氧化物薄膜上都表现出明显的斯托克位移，荧光淬灭效率达到了90%以上，空穴注入效率也达到了90%以上。I湘潭大学硕士论文关键词:Ullazine；共轭聚合物；聚合物太阳能电池；染料敏化太阳能电池；光谱动力学II湘潭大学硕士论文AbstractNowadays,withthecontinuouslyrapiddevelopmentofscience,technologyandeconomy,thereareincreasingnumberofenergiesforneeds.However,thereserveoftraditionalfossilenergyisl

7、imited,andhasmadetheenvironmentalproblemsprominent.Therefore,peoplecontinuetotryanddevelopnewandrenewableenergy.Asakindofnewenergy,solarenergywithitssafety,nopollution,abundant,andlowcostshasbeenwidelyconcernedbypeople,includingorganicsolarcelllightweight,lowcost,easytomaketheflexible

8、compo