
聚苯撑乙烯撑衍生物的光伏性能研究
作品编号:SWHX0537 开发环境: WORD全文:28页 论文字数:9800字 此聚苯撑乙烯撑衍生物的光伏性能研究毕业设计完整版包含[论文] |
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C8-PPV-BT的热重曲线(TGA)及DSC曲线见图7及图8。从TGA曲线来看,在250℃前有个平台,其失重5%时的温度为347℃。在370℃出现一个拐点,其失重10%时的温度为381℃。其后,C8-PPV-BT降解失重比较严重。450℃以前的失重降解可能是双键及烷氧基的断裂的原因,其后的降解可能归因于芳环的破坏。
从图7的DSC曲线上可知,在153℃显示出有一个玻璃化转变温度(Tg),没有出现结晶峰。在303℃可能是其熔化峰,339℃以上的DSC曲线上移,有可能是其降解所引起的。这点从TGA曲线上也可得到证实。
在PPV-BT共聚物中,由于BT是个强吸电子的单元,它同电子给体单元共聚后,降低了PPV-BT的能带隙,扩大了共聚物在可见光范围内的吸收,有利于提高器件的光吸收效率,同时PPV-BT作为给体同PCBM构成器件,表现出了较高的转换效率。另一方面,通过PPV-BT的电化学分析知,其电化学还原势能较大,易得电子被还原,也可作为电子受体同MEH-PPV构成本体异质结器件[11]。
图16给出了C8-PPV-BT,MEH-PPV及两者重量比为1:1时的薄膜吸收光谱,从图中可以看出,两者复合后的UV-Vis吸收是两个组份的简单叠加,没有其它峰形的变化,说明在基态下,两个组份之间没有相互作用。图17则给出了三者的薄膜荧光光谱,从图中明显可以看出,当MEH-PPV同C8-PPV-BT混合成膜后,单纯的MEH-PPV强荧光被几乎全部淬灭。说明存在超快的光诱导电子转移过程,即光诱导产生的激子扩散到两组份的相界面时,电荷发生分离。电子从MEH-PPV转移到C8-PPV-BT,而空穴留在了MEH-PPV中。
(1) 采用Pd(PPh3)2Cl2催化剂,通过给体单元与受体单元的Heck交叉偶联缩聚反应制备了PPV-BT共聚物;它具有很好的热稳定性;电化学研究表明,它有较大氧化及还原势能。
(2) C8-PPV-BT与PCBM复合后构成的光伏器件具有较好的性能,在AM1.5(78.2mW/cm2)光照下能量转换效率达到0.335%,EQE达到了11.55%,大于文献报道类似的给体与受体交替共聚物同PCBM复合构成器件的性能(例如:大于ITO/PEDOT-PSS/聚(N-十二烷基-吡咯-alt-苯并噻二唑)+ PCBM (1/3,w/w)/Al器件的ηe(0.2%, 55mW/cm2),远远大于ITO/PEDOT-PSS/含氰基的萘撑乙烯撑交替共聚物 + PCBM(1/3,w/w)/Al器件的ηe(0.01%, 60mW/cm2));当PPV-BT作为受体同MEH-PPV构成光伏器件后,其光伏性能较差。
(3) 这类共聚物的分子量不太高,不能形成有效的互穿网络结构,进而也不能形成有效电荷传输路径。并且聚合物中不可避免地有缺陷或杂质,这会严重影响光伏器件效率。因为光诱导产生的空穴电子对在迁移或扩散过程中,在未到达两者相界面时,就已经失活被捕获了。
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从图7的DSC曲线上可知,在153℃显示出有一个玻璃化转变温度(Tg),没有出现结晶峰。在303℃可能是其熔化峰,339℃以上的DSC曲线上移,有可能是其降解所引起的。这点从TGA曲线上也可得到证实。
在PPV-BT共聚物中,由于BT是个强吸电子的单元,它同电子给体单元共聚后,降低了PPV-BT的能带隙,扩大了共聚物在可见光范围内的吸收,有利于提高器件的光吸收效率,同时PPV-BT作为给体同PCBM构成器件,表现出了较高的转换效率。另一方面,通过PPV-BT的电化学分析知,其电化学还原势能较大,易得电子被还原,也可作为电子受体同MEH-PPV构成本体异质结器件[11]。
图16给出了C8-PPV-BT,MEH-PPV及两者重量比为1:1时的薄膜吸收光谱,从图中可以看出,两者复合后的UV-Vis吸收是两个组份的简单叠加,没有其它峰形的变化,说明在基态下,两个组份之间没有相互作用。图17则给出了三者的薄膜荧光光谱,从图中明显可以看出,当MEH-PPV同C8-PPV-BT混合成膜后,单纯的MEH-PPV强荧光被几乎全部淬灭。说明存在超快的光诱导电子转移过程,即光诱导产生的激子扩散到两组份的相界面时,电荷发生分离。电子从MEH-PPV转移到C8-PPV-BT,而空穴留在了MEH-PPV中。
(1) 采用Pd(PPh3)2Cl2催化剂,通过给体单元与受体单元的Heck交叉偶联缩聚反应制备了PPV-BT共聚物;它具有很好的热稳定性;电化学研究表明,它有较大氧化及还原势能。
(2) C8-PPV-BT与PCBM复合后构成的光伏器件具有较好的性能,在AM1.5(78.2mW/cm2)光照下能量转换效率达到0.335%,EQE达到了11.55%,大于文献报道类似的给体与受体交替共聚物同PCBM复合构成器件的性能(例如:大于ITO/PEDOT-PSS/聚(N-十二烷基-吡咯-alt-苯并噻二唑)+ PCBM (1/3,w/w)/Al器件的ηe(0.2%, 55mW/cm2),远远大于ITO/PEDOT-PSS/含氰基的萘撑乙烯撑交替共聚物 + PCBM(1/3,w/w)/Al器件的ηe(0.01%, 60mW/cm2));当PPV-BT作为受体同MEH-PPV构成光伏器件后,其光伏性能较差。
(3) 这类共聚物的分子量不太高,不能形成有效的互穿网络结构,进而也不能形成有效电荷传输路径。并且聚合物中不可避免地有缺陷或杂质,这会严重影响光伏器件效率。因为光诱导产生的空穴电子对在迁移或扩散过程中,在未到达两者相界面时,就已经失活被捕获了。
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