新型苝酸酯光伏受体的合成表征及光伏性能研究

材料科学论文编号:CL101  论文字数:10917,页数:29

 目录
 中文摘要………………………………………………………………………….Ⅰ
 英文摘要……………………………………………………………………..……Ⅱ
 目录………………………………………………………………………………Ⅲ
1.绪论…………….………………………………………………………..……..1
 1.1概述………………………………………………………………………1
 1.2有机光伏材料发展历程……………………………………………1
 1.3有机光伏电池的制备与一般构造……………………………………2
 1.3.1制备的方法………………………………………………………2
 1.3.2有机光伏电池的两种基本结构………………………………3
 1.4有机共轭聚合物太阳能电池的原理……………………………………4
 1.5有机太阳能电池的特征参数……………………………………………6
 1.6有机聚合物光伏材料研究的现状………………………………………8
 1.6.1电子给体聚合物…………………………………………………8
 1.6.2电子受体…………………………………………………………9
 1.7问题﹑策略……………………………………………………………11
 1.8课题的目的意义、研究内容有创新之处……………………………………11
 2.实验部分…………………………………………………………………… 13
 2.1原料与试剂………………………………………………………………13
 2.1.1来源与规格……………………………………………………13
 2.1.2原料的纯化……………………………………………………13
 2.1.3试剂的精制……………………………………………………14
 2.2苝四羧酸酯的合成与表征………………………………………………14
 2.2.1苝四羧酸酯的合成……………………………………………15
 2.2.2苝四酸四辛酯（TOEP）的合成………………………………15
 2.2.3苝四羧酸酯的的表征…………………………………………16
 3.结果与讨论……………………………………………………………………19
 3.1有机聚合物太阳能电池的制备………………………………………19
 3.1.1ITO玻璃的处理…………………………………………………19
 3.1.2光活性层的制备………………………………………………20
 3.1.4光伏电池的制作………………………………………………20
 3.1.4光伏电池性能参数的测量………………………………………21
 3.2 PPV与苝酸酯复合的光伏电池性能…………………………………21
 3.3 结晶紫对MOPPV/苝酸酯复合电池的增感…………………………22
4.总结与展望……..……………………………………………………………23

致谢………………………………………………………24
 参考文献………………………………………………………………………25

摘要:本文合成了一种新的苝四羧酸酯（苝四羧酸四辛酯），作为光伏太阳能电池的受体材料，其制备路线是苝四羧酸酯二酐（PTCDA）为原料合成苝四羧酸酯四甲酯（TMEP），再以TMEP为原料通过酯交换反应合成。并利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱对其进行了表征。该苝酸酯在常见有机溶剂中溶解性良好，在可见光区吸收强烈。从对羟基苯甲醚出发，利用Gilch聚合合成一种PPV衍生物：MO-PPV（聚（2-甲氧基-5-辛氧基）对苯撑乙烯撑），作为光伏太阳能电池的给体材料。以PPV衍生物作为给体材料，以苝酸酯作为受体材料，或者以结晶紫作为光增感剂来构件光活性层，以ITO作为阳极，以金属铝作为阴极来制作光伏器件-本体异质结太阳能电池，测试这些器件的黑暗条件下与光照条件下的电流电压（I-V）曲线，计算它们的光伏特征参数：Voc、Isc、FF、η。研究了不同苝酸酯及其不同用量对电池性能的影响，并且采用结晶紫增感探讨其对光伏性能的影响。利用紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）和荧光光谱（PL）研究PPV衍生物与苝酸酯的光物理性质，发现从PPV衍生物向苝酸酯存在光诱导电子转移。
关键词：苝四羧酸酯；PPV衍生物；给体/受体太阳能电池；光电表征

 Abstract：In this paper,one novel electron acceptors(A) based on perylenetet-
racar-boxylat-es (Tetra-octyl Ester of Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic, TOEP) was synthesized from3,4,910-perylene-Tetracarboxylic dianhydride(PTCDA) and characte-rized by IR and UV-visble spectra. It can be soluble in chloroform and tetrahydrofuran. Electron donor(D):poly[(2-methoxy-5-
octyloxy)-p-phenylene](MO-PPV) Was synthesized from p-hydroxyanisole and characterized by IR And UV-Visble spectra. Heterojunction D/A solar cells were fabricated with ITO as anode, aluminum as cathode and perylenetetracarboxylates-PPV derivatives bleds as photoactive layer. Their photovoltaic characteristics have been investigated and basic photovoltaic mechanism was described and discussed.
Keyword: Perylenetetracarboxylates；PPV derivatives； D/A solar cell； Photovoltaic characterization