新型苯并二杂环基共轭聚合物光伏材料的设计合成及应用

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1、中图分类号UDC硕士学位论文学校代码10533密级公珏新型苯并二杂环基共轭聚合物光伏材料的设计合成及应用Designandsynthesisofnewbenzodiazepineheterocyclicbasecopolymersforphotovoltaicapplications作者姓名：学科专业：研究方向：陈学文高分子化学与物理有机聚合物太阳能电池材料学院(系、所)：化学化工学院指导教师：邹应萍副教授答辩委员会主席～中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论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，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：么隧日期：迅年』月翌日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存

3、学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。日期：兰!!年—上月—L日摘要新型苯并二杂环基共轭聚合物光伏材料的设计合成及应用摘要：本论文以拓宽共轭聚合物的吸收光谱、改善溶解性能及提高载流子迁移率为目的，设计、合成了两个系列的新型苯并二杂环基类共轭聚合物。分别将其与PCBM共混作为活性层材料，制备成本体异质结太阳能光伏器件，系统讨论了活性层材料、共混膜形貌等对器件性能的影响。具体内容包括：(1)设计合成了6，7．二辛氧基萘并[2，

4、3一c]噻吩．4，9．二酮(NTDO)单体M1，并通过引入不同的侧链基团分别得到单体M2和M3，分别将这三个单体与苯并二噻吩单元(BDT)通过Stille偶联得到系列聚合物PBDTNTDO—C1，PBDTNTDO．C2及PBDTNTDO．C3。分析了聚合物的热稳定性，光学性能和电化学性能等。将聚合物与PCBM共混制备成太阳能光伏器件，结果显示：基于ITo／PEDOT：PSS／polym．er：PC7lBM(1：2)／Ca／A1器件结构的光伏结果分别为1．96％，1．01％和2．21％。(2)设计、合成了

5、一种新型的苯并二呋喃基(BDF)单元，将其与单体M3通过Stille偶联得到一种新型共轭聚合物PBDFNDO。分别通过1HNMR，GPC，TGA，UV-Ⅵs光谱吸收和循环伏安等方法对聚合物进行了详细的表征。聚合物PBDFNTDO能够很好的溶解于常见的溶剂中，其数均分子量(Mn)为lO．7KDa／mol，多分散性系数为1．71。热稳定性测试结果表明该聚合物质量损失达5％时的温度高达341℃，具有很好的热稳定性。聚合物的光谱吸收范围为300．750nm，具有较窄的光学带隙(1．65eV)。循环伏安测得聚合物

6、的HOMO和LUMO能级分别为一5．33eV和一3．40eV。应用空间电荷限制电流(SCLC)法测得基于PBDFNTD0：PC71BM(1：1．5，w／w)活性层的空穴迁移率为5．O×10。3cm2"V-l's一。将聚合物与PC71BM共混制备成光伏器件，得到光电转换效率高达4．71％，显示PBDFNTDO是一种很有前景的光伏材料。关键词：苯并二杂环；Stille偶联；共轭聚合物；聚合物太阳能电池分类号：0631硕士学位论文ABSTRACTDesignandsynthesisofnewbenzodiaz

7、epineheterocyclicbasecopolymersforphotovoltaicapplicationsAbstract：Inordertobroadentheabsorptionspectrumofconjugatedpolymerdonormaterials，improvetheirsolubilityandholemobility,twoseriesofnovelbenzodianepinheterocyclicweredesignedandsynthesizedinthisdisse

8、rtation．Bulkheterojunction(BHJ)polymersolarcellswerefabricatedusingtheseconjugatedpolymersblendedwithPCBMasactivelayers．Furthermoretheeffectbetweenactivelayers，morphologyandphotovoltaicperformancewerediscussed．Themainresul