基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物(PTTz-Si)。这种聚合物具有较窄的光学带隙(1.77eV)、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0.76%的光电转化效率。     

噻唑橙染料的吸收光谱研究

应用紫外－可见吸收光谱，研究了核酸探针染料噻唑橙（ＴＯ）的溶液状态以及添加表面活性剂（ＤＢＳ）时对染料聚合状态的影响。通过改变噻唑橙的浓度及改变表面活性剂的浓度，研究噻唑橙的二聚体或多聚集体的解聚变化。     

氟原子对光伏聚合物性能的影响

以二（2-辛基十二烷氧基）苯并二噻吩（ODBDT）为供体单元，分别与受体单元二噻吩苯并噻二唑（DTBT）和二氟代二噻吩苯并噻二唑（DTffBT）共聚，合成了两种具有给-受体（D-A）结构的共轭聚合物PODBDT-DTBT和PODBDT-DTffBT。利用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法研究了聚合物的光物理与电化学性能，并通过光伏性能测试研究了氟原子对聚合物太阳能电池的影响规律。结果表明，氟原子的引入使得聚合物的光学带隙变窄，溶解性变差；基于PODBDT-DTBT或PODBDT-DTffBT与PC₇₁BM共混制备的本体异质结太阳能电池，光电转化效率分别为3.01%和2.00%。     

氟原子对光伏聚合物性能的影响

以二(2-辛基十二烷氧基)苯并二噻吩(ODBDT)为供体单元,分别与受体单元二噻吩苯并噻二唑(DTBT)和二氟代二噻吩苯并噻二唑(DTffBT)共聚,合成了两种具有给-受体(D-A)结构的共轭聚合物PODBDT-DTBT和PODBDT-DTffBT。利用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法研究了聚合物的光物理与电化学性能,并通过光伏性能测试研究了氟原子对聚合物太阳能电池的影响规律。结果表明,氟原子的引入使得聚合物的光学带隙变窄,溶解性变差;基于PODBDT-DTBT或PODBDT-DTffBT与PC71BM共混制备的本体异质结太阳能电池,光电转化效率分别为3.01%和2.00%。     

几种噻唑杂环偶氮类化合物的可见吸收光谱

利用密度泛函中使用Lee-Yang-Parr相关泛函的Becke三参数混合泛函(B3LYP)方法,在6-311G*基组水平下对5种噻唑杂环偶氮类化合物进行构型优化,然后用TD-DFT方法和ZINDO/S方法分别计算它们的可见吸收光谱,其结果均与实验值比较吻合;对比发现,对于最大吸收波长的计算,通过调节π-π重叠加权因子(OWFπ-π),ZINDO/S法能以较快的速度得到较好的结果;在用ZINDO/S计算的过程中,经过回归分析发现OWFπ-π与噻唑环上硫原子电荷值ZS有较好的线性关系,这一关系不仅可从量子化学的角度进行解释,而且可用于同类化合物可见吸收光谱的预测.分子轨道研究表明,这些化合物的最高可见吸收波长主要对应着共轭体系中供电子体到受电子体的电子跃迁.     

4,4′-联噻唑衍生物配合物的合成、表征及抗菌性研究

用自行制备的2,2＇-二（苯甲酰肼基）-4，4＇-联噻唑（L1）和2，2＇-二（水扬酰肼基）．4，4’-联噻唑（L2）做配体，合成了它们的Co（Ⅱ）配合物．配合物的组成和结构已由元素分析、红外光谱和核磁共振谱所表征，并时它们进行了抗茴活性研究．     

两种新型噻唑类双席夫碱的合成及结构

合成了两种新型噻唑类双席夫碱,5-噻唑醛缩乙二胺双席夫碱(A)和5-噻唑醛缩1,2-环己二胺双席夫碱(B),通过紫外-可见光谱、红外光谱、1 H-NMR共振谱、元素分析对其进行了结构表征.培养得到了5-噻唑醛缩1,2-环己二胺晶体,经X-射线衍射测定,该化合物属单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶胞参数a=11.091(6),b=17.821(10),5.492(9),β=92.97(6)°,V=305 8(3)3,Z=8.     

基于双氰基茚满二酮吸电子单元的非对称小分子给体的合成及其光伏性能

采用双氰基茚满二酮为吸电子单元，分别以苯并二噻吩并吡咯和4,4’-二甲基三苯胺为给电子单元，设计合成了两种具有给电子-吸电子(D-A)型结构的非对称小分子给体材料D1和D2;通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两个小分子给体的光学性能及电化学性质，并考察了由这两个小分子和C₇₀制备的全小分子有机太阳能电池的光伏性能.研究结果表明：含有稠环给电子单元的小分子给体D1比含有三苯胺给电子单元的D2具有更宽的光学吸收、更低的最高占据分子轨道能级和更好的光伏性能；以D1和D2为给体、C₇₀为受体的可真空蒸镀有机太阳能电池的最高光电转换效率分别为5.03%和3.78%.     

CuPc/CuPc:C_(60)/Alq/Al结构的有机太阳能电池

制备了一种ITO/CuPc/CuPc∶C60/Alq/Al结构的PIN有机太阳能电池,采用Cu-phthalocyanine(CuPc)和fullerene(C60)的共混层作为光吸收层,CuPc和Alq作为空穴传输层和电子传输层.利用真空蒸发镀膜法制备各层有机薄膜,并用I-V曲线和紫外可见吸收光谱来表征器件性能.研究了器件的光吸收层、电子传输层、空穴传输层的膜厚参数对器件性能的影响.结果表明,当器件光吸收层、电子传输层、空穴传输层的厚度分别为15,30,40 nm时,器件的性能达到最优化.优化器件的短路电流密度JSC为2.07 mA.cm-2,开路电压VOC为0.56 V,填充因子FF为0.46,器件的能量转换效率达到0.53%.     

一种侧链型偶氮液晶聚合物的RAFT合成及其微图形的软刻蚀制备（英文）

通过RAFT聚合方法制备了一种侧链型偶氮液晶聚合物PCN2,并通过紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振氢谱、凝胶色谱、差示扫描量热等方法对其结构和性质进行了表征.利用软刻蚀中的溶剂辅助微模塑技术制备了3类不同形貌的聚合物微图形,并通过光学显微镜、扫描电镜进行了观察.结果表明,RAFT聚合得到的PCN2分子量分布为1.22,溶剂辅助微模塑法制备的聚合物微图形结构完整、精细度和保真度较高,有望在具有特殊结构和功能的高分子材料开发中得到应用.     

苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩-thieno[3，4-易]thiadiazole导电性的理论研究

采用密度泛函理论，在B3LYP／6—31G（d）水平下，对苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩（BDT）-thieno[3，4-b]thiadiaz01e（TD）的低聚物和聚合物进行了理论计算．其中，BDT为电子供体，TD为电子受体，以1：2的方式结合形成化合物，并计算了二面角、分子内的电荷传输、桥键键长和中心键电荷密度．结果显示：随着聚合链增长，共轭程度增加．NICSs值显示：中心环比边环的共轭程度更大．聚合物的能带结构表明：该聚合物的带隙比较低（0．87eV），故其可以作为潜在的导电材料．     

Synthesis and Characterization of Fluorene-based Polymers Containing Electron-withdrawing Thiazolo Thiazole Unit

1 Results Low bandgap polymers can be used for pure red light emitting materials or solar cell materials.To make low bandgap polymers,we designed conjugated polymers with alternating sequences of the appropriate donor/acceptor units in the main chain.3-hexyl thiophene was used as a electron donating unit.For the electron accepting unit,we selected thiazolothiazole and bithiazole units having electron withdrawing property.Polyfluorene(PF) is the preferred conjugated polymer in light-emitting applications...     

一种咔唑-苯并噻二唑共聚物的合成与光伏性能研究

以N-十二烷基-2,7-咔唑为给体单元、5,6-二辛氧基二噻吩苯并噻二唑为受体单元，通过Suzuki偶联反应合成了一种具有给-受体结构的共轭聚合物聚N-十二烷基-2,7-咔唑-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩-2-基-苯并噻二唑（PC-DODTBT），并研究了该聚合物的光物理与电化学性能。结果表明，以PC-DODTBT为电子给体，PCBM为电子受体，制得的共混体相异质结太阳能电池在AM1.5、100 mW/cm²模拟太阳光下，开路电压为0.88 V，短路电流为2.04 mA/cm²，填充因子为0.51，能量转换效率为0.92%。     

石墨烯在光电器件中的应用

 讨论了近年来石墨烯在太阳能电池、有机发光二极管以及场致发射器件方面的应用研究。石墨烯是碳的同素异形体的一种,是二维的薄膜材料,具有独特的导电特性及机械弯曲性能,可以作为太阳能电池、有机发光器件的柔性电极;石墨烯与有机聚合物材料复合可以形成大的给体受体界面,有利于太阳能电池中激子的扩散速率、载流子迁移率的提高,可以作为有机太阳能电池的电子受体材料;石墨烯具有一维尖锐的刀口状边缘,具有大的电场增强系数,同时由于石墨烯自身的良好导电能力,可以作为场致发射器件中的电子传导与电场发射材料。石墨烯在光电器件中应用的深入研究有望突破目前光电技术的发展瓶颈,是一个极具前景的新研究领域。     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

基于ZnO材料的有机-无机杂化太阳电池的光伏性能优化

有机-无机杂化太阳电池是一种由提供电子的有机聚合物和接受电子的无机半导体构成的新型电池,常用的无机半导体材料有纳米氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO₂）、硫化镉（CdS）等。杂化太阳电池在研究过程中存在一些问题,如电池中电子传输效率差、太阳能利用率低、无机半导体和有机聚合物之间化学不兼容以及由此导致的光电转换效率低等。围绕这些问题,针对以ZnO半导体材料为电子受体的太阳电池,从电子受体材料形貌、电子给体材料种类以及添加不同修饰层等方面论述了电池光伏性能的优化方法,对该电池的未来发展趋势进行了展望。电池性能的优化,为低成本、高效率应用该类杂化太阳电池带来了希望。     

基于苯并三噻吩共聚物/富勒烯衍生物的聚合物太阳能电池

以苯并三噻吩共聚物(BTT-BTz)为给体材料,具有不同能级结构的富勒烯衍生物为受体材料,通过共混方式制备光敏薄膜,并研究受体材料的能级结构对光伏器件开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)、填充因子(FF)和电池效率(PCE)的影响.结果表明:当IC60BA为电子受体材料时,器件的Voc=1.06V,但Jsc较低,使得PCE仅为1.49%;当PC60BM和PC70BM为受体材料时,Voc分别为0.86V和0.81V,但Jsc较高,使得PCE分别为3.22%和5.06%.     

有机太阳能电池的研究进展

回顾了近五年有机太阳能电池在电池材料和器件性能方面的研究进展．在材料方面,合成具有低带隙的化合物,使之与太阳光谱有更好的匹配,以提高对太阳光的吸收范围;在器件方面,通过使用异质结和纳米结构,使之在增加光吸收的同时保证激子的分离与有效迁移．有机聚合物太阳能电池是有机太阳能电池的发展方向,设计并合成具有低带宽和低HOMO能级的D—A型聚合物是提高其理论光能转化效率的关键．通过改进与提高电池的制作技术,充分挖掘新材料的潜力,将获得较大光能转换效率的有机太阳能电池．     

Cu2ZnSnS4/Zn(O,S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真研究

Zn(O,S)具有带隙宽、原料丰富且环保的优点,是一种很有潜力的CdS替代缓冲层。本文采用Solar Cell Capacitance Simulator (SCAPS)软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO 结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响。结果表明：当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10₁₇ cm_-3时,电池的转换效率可达14.90％,温度系数为-0.021%/K。仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳能电池提供了一定的指导。