meso位取代金属卟啉三元共聚物光伏材料的合成与表征

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1、学校代码10530学号2015101414970分类号O63密级公开硕士学位论文meso位取代金属卟啉三元共聚物光伏材料的合成与表征学位申请人刘涛指导教师王行柱教授学院名称化学学院学科专业材料工程研究方向功能高分子材料二零一八年五月十日SynthesisandCharacterizationofMeso-substitutedMetalPorphyrinTerpolymerPhotovoltaicMaterialsCandidateTaoLiuSupervisorProf.XingzhuWangCollegeCollegeofChem

2、istryProgramMaterialsEngineeringSpecializationFunctionalPolymerMaterialsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018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

3、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：年月日湘潭大学硕士学位论文摘要有机光伏技术（OPV）代表薄膜光伏技术，为低成本和美观的（彩色、柔性、均匀、半透明）太阳能电池提供了吸引前景，可在

4、大型表面印刷。在本体异质结（BHJ）OPV器件中，有机电子给体和受体分子在光敏层内紧密混合。多年来已经开发出多种异构体（核修饰的），收缩和扩展的卟啉类似物，为一般的卟啉特性增加了独特的附加特征。一些衍生物例如显示出明显增强（更高的ε）和红移（近红外）的Q波段，显然使它们对光伏应用具有吸引力。卟啉及其类似物已经在某些装置类型中成功实施，特别是在染料敏化太阳能电池中，但是它们在BHJ有机太阳能电池中仍大部分未被探索。然而，最近的成功表明，卟啉类半导体作为这种器件中的光收集和电荷传输材料的强（潜在）前景。另外噻吩及其低聚物被广泛应用于π共轭

5、体系中由于其优异的电荷转移特性和有趣的电子行为，所以可以用于材料科学领域。本课题主要内容如下：1.我们通过实验合成新型金属锌卟啉配合物5，15-二溴-10,20-二（5-正己基噻吩基)卟啉,然后再与BDT和TT共聚得到三个三元共聚物。卟啉单元上面正己基噻吩基增加共聚物的溶解性，并研究不同的三元单体比例对共聚物的性能的影响。结果表明聚合物P(HTP-BDT-TT1)、P(HTP-BDT-TT2)和P(HTP-BDT-TT3)热失重5%时的温度分别为397°C、390°C和420°C。共聚物P(HTP-BDT-TTn)在440nm和600

6、-700nm处左右有很强的吸收峰。光学带隙分别为1.41eV、1.48eV、1.59eV。它们的电化学带隙分别为1.56eV、1.57eV、1.72eV。另外基于本体异质结结构为ITO/PEDOT:PSS/P(HTP-BDT-TTn):PC71BM/PFN/Al制备的光伏器件的不同添加剂DIO含量得出的最优PCE分别为4.6%、4.54%和2.34%。2.通过Still偶联反应成功合成了以5，15-二{5-[（2-己基癸基）硫基]噻吩}卟啉单元、BDT、TT为主链的三种不同比例三元共聚合物P(TTP-BDT-TTn)。结果表明聚合物P

7、(TTP-BDT-TT1)和P(TTP-BDT-TT2)热失重5%时的温度分别为361°C和370°C。共聚物P(THTP-BDT-TT2)在440nm和600-700nm处左右有很强的吸收峰。它们的光学带隙分别为1.59eV和1.60eV；电化学带隙分别为1.97eV与2.04eV。3.设计不同取代基团的卟啉与4-溴-5-（（2-乙基己基）氧基-2-甲氧基苯甲醛通过乙炔基连接成对称平面小分子，两边再与绕丹宁相连得到目标产物S1和S2。它们的光学带隙分别为1.55eV和1.53eV；电化学带隙分别为1.68eV与1.50eV。关键词：

8、聚合物太阳能电池；光电转换效率；卟啉；三元共聚物；I湘潭大学硕士学位论文AbstractOrganicPhotovoltaicTechnology(OPV)standsforThinFilmPhotovoltaicsan