毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 化学论文 >

三唑基喹喔啉类窄带隙聚合物设计与合成(3)

时间:2021-03-04 20:36来源:毕业论文
图1.1 太阳能电池结构图 图1.2 PEDOT:PSS化合物结构图 1.4 聚合物太阳能电池的发展历程简介 1986年Tang等[17]提出了有机給体/受体异质结型太阳能电池研究的新

太阳能电池结构图

图1.1 太阳能电池结构图 

图1.2 PEDOT:PSS化合物结构图

1.4  聚合物太阳能电池的发展历程简介

1986年Tang等[17]提出了有机給体/受体异质结型太阳能电池研究的新思路,使其器件的光电转换效率提高到接近1%。 

1993年Sariciftci等[18,19]研究发现了共轭聚合物与C60之间的光诱导电子转移现象,提出了共轭聚合物/富勒烯异质结型太阳能电池,基于其结构的器件光电转换效率超过了1%,这才使聚合物太阳能电池得到学术界的关注。

1995年,Heeger等[20]首先提出了本体异质结(BHJ)型结构,活性层由共轭聚合物给体和可溶性受体共混组成,接触面积大,有利于载流子的运输扩散。但由于共轭聚合物的吸收谱带较窄,电荷载流子迁移率低,导致PSC的光电转换效率仍然较低。

目前对于PSC的研究,主要集中在本体异质结(BHJ)型有机太阳能电池上,图1.1所示为聚合物太阳能电池的器件结构。聚合物太阳能电池由共轭聚合物(电子给体材料)和PCBM(C60的可溶性衍生物,电子受体)的共混膜(光敏活性层)夹在ITO透光电极(正极)和Al等金属电极(负极)之间所组成。太阳能电池的工作原理是基于半导体的异质结界面附近的光伏效应,所以太阳能电池又被称为光伏电池。当光子入射到光敏材料表面时,作为电子给体材料的共轭聚合物吸收光子产生激子即电子-空穴对,激子迁移至聚合物/PCBM界面处将电子转移给电子受体,从而实现电荷的分离,分离的电子沿PCBM向负极传递,空穴沿聚合物向正极传递,从而产生电流。光敏活性层作为聚合物太阳能电池的主要组成部分,聚合物种类繁多,可设计性强,这些优点使共轭聚合物的结构和性能改进成为PSC研究重点之一。

目前光敏活性层中,共轭聚合物分类主要如下文所示: 

(1)聚苯撑乙烯撑类(PPVs):自从1990年剑桥大学卡文迪许实验室成功合成出PPV以来[21],在最近十几年的研究表明,该类聚合物性能稳定,合成简单,在光伏太阳能电池方面的应用有着优异的表现。

(2)聚乙烯基咔唑(PVK):聚乙烯基咔唑是一个典型的光导聚合物,同时也是一个可发出蓝光的电致发光材料。早在1999年,C. Sentein等人[22]就用PVK作电子给体,用染料分子敏化后,发现其同样有光伏效应,但光电转换效率低。

(3)聚苯胺及聚酰亚胺类:聚苯胺早期主要是被用做导电聚合物来加以研究及应用的。R. K. Onmori等人[23]于2001年发现当用HCl(0.5M)掺杂聚邻甲氧基苯胺后,夹在ITO与A1之间,也表现出了光伏效应。由于聚酰亚胺的共轭性较差,其电荷传输的性能受限制,效率较低。

(4)聚芴系列共聚物:聚芴及其共聚物是一类优异的电致发光材料,当其主链含有芳胺共聚单元(PFB)后,其表现出较强的空穴传导能力[24],在2.5×105 V cm-1的场强下达10-4 cm2 V-1s-1。当其与含有苯并噻二唑共聚单元的聚芴(F8BT)构成本体异质结后,表现出了光伏效应。

(5)聚噻吩类(PThs):这是一类研究比较充分的聚合物光伏给体材料,主要是含有长链取代烷基的聚噻吩。

由于太阳光的最大波长在700 nm左右,对应的最低能量约为1.77 eV。因而要最大限度地利用太阳能,聚合物电子给体材料的吸光范围要尽可能的宽,降低聚合物的光学带系(Egopt)获得窄带隙的聚合物电子给体材料是扩展吸收范围的有效方法。PPVs及PThs的光学带隙Eg在2.0-2.2 eV之间,不能很好地与太阳光谱匹配。为了使聚合物在可见光区域内具有宽的吸收,提高载流子迁移率,设计合成与太阳光谱能较好匹配的窄带隙聚合物,以期能达到提高光富集效率,提高光电转换效率的目的,窄带隙聚合物这一领域越来越受到广大研究者的重视。 三唑基喹喔啉类窄带隙聚合物设计与合成(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_70810.html

------分隔线----------------------------
推荐内容