共轭聚合物苯并双噻吩芳香酰亚胺带隙能级聚合物太阳电池硕士论文.doc

基于苯并双噻吩和芳香酰亚胺共轭聚合物的合成与性能高分子材料， 2010， 硕士【摘要】 近年来,共轭聚合物材料因其在电致发光、太阳能电池、晶体管等方面的应用潜力而受到人们的广泛关注。对于聚合物太阳能电池而言,为了提高其光电能量转换效率,共轭聚合物应具有窄的带隙和低的HOMO能级。据此,本硕士论文从分子设计出发,合成了4种基于给电子性单体(D)苯并双噻吩(BDT)和不同的吸电子单体(A)苝二酰亚胺(PDI)、萘二酰亚胺(NDI)、苯单酰亚胺(PhI)以及苯二酰亚胺(PhDI)的交替共聚物(D-alt-A polymers),从而得到了4种新型的聚合物半导体材料：P(BDT-PDI)、P(BDT-NDI)、P(BDT-PhI)和P(BDT-PhDI)。利用热分析、紫外可见吸收光谱和循环伏安等手段测试了这4种聚合物的热学、光学以及电化学性能。比较不同材料间性能的差异,讨论并总结了单体结构与聚合物半导体性能之间的关系。通过吸收光谱表明这4种基于BDT单元的D-A结构的共聚物,带隙都要窄于其均聚物PBDT。通过循环伏安法,得出P(BDT-PDI), P(BDT-NDI)是典型的n型材料,P(BDT-PhI)本质上属于P型材料,而P(BDT-PhDI)兼具p,n两性。以4种基.更多还原【Abstract】 Conjugated polymers have recently attracted considerable attention due to their potential applications in large-area, flexible optoelectronic devices, such as polymer light-emitting diodes (PLEDs), polymer solar cells (PSCs), and organic thin-film transistors (OTFTs), etc. by low-cost solution-processing. To improve the power conversion efficiency of PSCs, conjugated polymers should have narrow bandgaps and deep HOMO energy levels. In this dissertation, based on molecular design, four novel conj.更多还原 【关键词】 共轭聚合物； 苯并双噻吩； 芳香酰亚胺； 带隙； 能级； 聚合物太阳电池； 【Key words】 Conjugated polymers； Benzodithiophene； Arylene imides； Bandgap； Energy levels； Polymer solar cells摘要 4-5 Abstract 5 第一章 绪论 6-26 1.1 引言 6-7 1.2 有机太阳能电池的原理及结构 7-10 1.3 有机太阳能电池材料研究进展 10-21 1.3.1 有机小分子材料 10-12 1.3.2 高分子材料 12-21 1.4 本课题的提出及意义 21-26 第二章 基于苯并双噻吩和芳香酰亚胺聚合物的合成及表征 26-42 2.1 单体的合成 27-36 2.1.1 苯并双噻吩(BDT)单体的合成 27-29 2.1.2 苝二十酰亚胺(PDI)单体的合成 29-30 2.1.3 萘二酰亚胺(NDI)单体的合成 30-32 2.1.4 苯酰亚胺(PhI)单体的合成 32-33 2.1.5 苯二酰亚胺(PDhI)单体的合成 33-35 2.1.6 3-酯基噻吩(3CT)单体的合成 35-36 2.2 聚合物的合成 36-40 2.2.1 BDT单体的均聚反应 37 2.2.2 BDT和PDI单体的共聚反应 37-38 2.2.3 BDT和NDI单体的共聚反应 38 2.2.4 BDT和PhI单体的共聚反应 38-39 2.2.5 BDT和PhDI单体的共聚反应 39 2.2.6 BDT和3CT单体的共聚反应 39-40 2.3 聚合物分子量的影响因素 40-41 2.4 本章小结 41-42 第三章 六种聚合物的热,光,电化学性能表征 42-53 3.1 聚合物的热分析(TGA) 42-43 3.2 聚合物的紫外-可见吸收光谱测试 43-46 3.2.1 聚合物溶液的吸收光谱 43-44 3.2.2 聚合物薄膜的吸收光谱 44-45 3.2.3 聚合物光学带隙的推算 45-46 3.3 聚合物的循环伏安法测试 46-52 3.3.1 有机物能级结构的确定 47-49 3.3.2 循环伏安法的测试及聚合物能级的推算 49-51 3.3.3 单体结构对聚合物能级的影响 51-52 3.4 本章小结 52-53 第四章 四种聚合物的光伏性能研究 53-59 4.1 聚合物复合材料太阳能电池器件的制备 53-55 4.1.1