有機(jī)太陽能電池材料的制備與表征.pdf

1、太陽能被認(rèn)為是清潔可再生新能源的代表之一，而基于富勒烯和噻吩聚合物的本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池因其制備簡(jiǎn)單、成本低廉、重量輕及可制成柔性器件等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣泛關(guān)注，光電轉(zhuǎn)換率不斷創(chuàng)新高，成為目前太陽能電池的重要發(fā)展方向。為了克服電池穩(wěn)定性差，壽命低的缺點(diǎn)，本論文設(shè)計(jì)并合成了以下幾個(gè)有機(jī)太陽能電池活性材料。
　　首先一個(gè)D-A型結(jié)構(gòu)的噻吩-富勒烯體系化合物被制備。利用5,5-二羥甲基環(huán)戊[c]并噻吩與氯甲酰乙酸乙酯進(jìn)行酯化反應(yīng)，再與C

2、60進(jìn)行Bingel反應(yīng)，得到兩種不同結(jié)構(gòu)的D-A型C60-噻吩的二元體系化合物2-1和2-2，利用紅外光譜、核磁氫譜、核磁碳譜分別表征它們的結(jié)構(gòu)，通過紫外可見光光譜、循環(huán)伏安法分析了它們的光電性質(zhì)，并測(cè)試了化合物2-1的光電轉(zhuǎn)化率。進(jìn)一步對(duì)化合物2-1進(jìn)行了聚合反應(yīng)條件的探索，得到了其聚合體，由于溶解性較差，聚合反應(yīng)比較困難，考慮到今后的實(shí)際應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)改變?nèi)〈L(zhǎng)度以期改變物質(zhì)的溶解性。
　　其次，為了增加烷基鏈的長(zhǎng)度，提高

3、目標(biāo)物的溶解度，設(shè)計(jì)將2-1結(jié)構(gòu)中的乙基變成對(duì)甲氧基苯基。利用丙二酸亞異丙酯的反應(yīng)活性，我們?cè)O(shè)計(jì)合成了對(duì)甲氧基苯酚丙二酸單酯，再與叔丁醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，合成了C60的衍生物3-1，并對(duì)其進(jìn)行表征和光電分析，此化合物準(zhǔn)備在均相異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池中作為受體材料，與聚噻吩化合物（如P3HT）組成器件，考察光電轉(zhuǎn)化率的變化。
　　為了繼續(xù)考察取代基變化對(duì)化合物溶解度及光電性質(zhì)的影響，進(jìn)一步改變烷基鏈的長(zhǎng)度與性質(zhì)。我們選擇長(zhǎng)碳鏈的十二醇

4、與丙二酸亞異丙酯反應(yīng)，得到丙二酸單十二烷基酯，再與5,5-二羥甲基環(huán)戊[c]并噻吩和C60反應(yīng)，得到兩個(gè)新的C60-噻吩二元體系4-1和4-2，對(duì)其分別進(jìn)行表征和分析，并且這兩個(gè)化合物都易溶于常見的有機(jī)溶劑。那么它們作為聚合物單體進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)，將生成在高分子噻吩鏈上連有富勒烯（C60）的D-A型結(jié)構(gòu)的活性材料。
　　最后，C60的茚加成衍生物ICMA（單加成物）和ICBA（雙加成物）被制備，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，其中利用P3HT/I