基于有机—无机太阳能电池的聚（3-己基噻吩）的制备与表征

论文摘要

本课题组在前期工作中,以导电态聚苯胺作为P型半导体材料与N型的纳米晶体TiO2组装制备出具有良好整流特性:2V时,整流比大于160和一定光电效应,即在50mW/cm2模拟太阳条件下测得短路电流可达0.12 mA/cm2,开路电压可达380mV的二极管。尽管聚苯胺具有独特的掺杂现象、良好的电化学可逆性和环境稳定性,加之原料易得,合成方法简便,是目前最有希望在实际中得到应用的导电聚合物,但是其与TiO2能级的匹配性、在可见光范围内对太阳光吸收低、成膜性差等特点将会严重阻碍太阳能电池效率的提高,因此我们决定选用聚（3-己基噻吩）来替代聚苯胺,来提高电池的效率。本论文首先按照Kunmada偶联反应合成3-己基噻吩并对其进行了红外光谱和气相色谱-质谱分析,3-己基噻吩的产率大约为66%。随后利用FeCl3作催化剂,通过化学氧化聚合的方法合成了P3HT,并通过红外光谱、X-射线衍射分析、紫外-可见光吸收光谱、光学显微镜、原子力显微镜、示差扫描量热法等手段进行了表征。X-衍射射线图谱表明P3HT没有晶相存在,呈现出均匀的完全非晶态物质;紫外-可见光吸收光谱表明沿着主链方向的大π共轭结构的形成,并根据其吸收限得到P3HT的禁带宽度大约为1.89eV;表面形貌利用光学显微镜和原子力显微镜分别对其进行了宏观和微观的表面形貌表征,表明P3HT薄膜表面平整;热分析采用差示扫描量热法,得出P3HT具有良好的热稳定性,并在195℃附近发生玻璃化转变。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 导电聚合物的概念
• 1.2 导电高分子材料的应用
• 1.2.1 雷达吸波材料
• 1.2.2 电磁屏蔽材料
• 1.2.3 显示材料
• 1.2.4 电导体
• 1.2.5 导电液晶材料
• 1.2.6 防腐材料
• 1.2.7 固体电池和二次电池
• 1.2.8 其它
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 有机太阳能电池研究进展
• 2.1 当今能源概况
• 2.2 太阳能发展史
• 2.3 太阳能电池的工作原理
• 2.4 太阳能电池结构
• 2.4.1 单质结机构
• 2.4.2 异质结结构
• 2.4.3 混合异质结结构
• 2.4.4 染料敏化太阳能电池
• 2.5 有机太阳能电池的缺陷及原因
• 第三章 单体3-己基噻吩的制备与表征
• 3.1 试剂
• 3.2 3-己基噻吩的合成
• 3.3 3-己基噻吩的表征
• 3.3.1 仪器
• 3.3.2 红外光谱
• 3.3.3 气相色谱与质谱
• 3.4 总结
• 第四章 聚（3-己基噻吩）的制备及表征
• 4.1 聚（3-烷基噻吩）合成的简要回顾
• 4.2 合成聚（3-己基噻吩）的目的
• 4.3 聚（3-己基噻吩（）P3HT）的制备与表征
• 4.3.1 试剂
• 4.3.2 P3HT 的合成
• 4.3.3 P3HT 的表征
• 4.3.3.1 仪器
• 4.3.3.2 红外光谱
• 4.3.3.3 X-射线衍射（XRD）
• 4.3.3.4 紫外-可见吸收光谱
• 4.3.3.5 表面形貌分析
• 4.3.3.6 热分析
• 第五章 总结
• 1、对制备好的 P3HT 进行掺杂,提高电导率
• 2的制备与表征'>2、纳米晶TiO₂的制备与表征
• 3、有机-无机异质结太阳能电池的制备
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢