新型苝酸酯光伏受体的合成表征及光伏性能研究

论文编号:CL101  论文字数:10917,页数:29

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

 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