三苯胺及其衍生物與吡咯并吡咯二酮之交替型與無規則型共聚高分子合成、特性及其於有機太陽能電池應用上之研究

孫祥耀

doi:10.6342/NTU.2013.02567

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三苯胺及其衍生物与吡咯并吡咯二酮之交替型与无规则型共聚高分子合成、特性及其於有机太阳能电池应用上之研究

Synthesis and Properties of Alternating and Random Copolymers Using Triphenylamine and Its Derivative with Diketopyrrolopyrrole for Organic Solar Cells

孙祥耀 , 硕士　　导师：谢国煌　　

繁体中文 DOI： 10.6342/NTU.2013.02567

低能隙；三苯胺；侧链基团；吡咯并吡咯二酮； 3-已烷基噻吩；全光谱吸收；本体异质接面有机太阳能电池； low band gap ； triphenylamine ； side group ； diketopyrrolopyrrole ； broadening of the spectral absorption ； 3-hexylthiophene ； bulk heterojunction solar cell

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摘要 │ 参考文献 (112) │ 国际计量

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In order to obtain conjugated polymers of low energy band gap we formed the conjugated main chain structure of the donor-acceptor alternately. Donor and acceptor successfully synthesized by a series of alternating copolymers and random copolymers via Suzuki coupling reaction and Stille coupling reaction.
  In this research, We used triphenylamine as donor because of its great hole transporting property and helical structure. Triphenylamine can increase open circuit voltage(Voc) for organic polymer solar cell. In addition, we mounted triphenyl silicon and carbazole on side chain of triphenylamine and investigated the physical properties and photovoltaic performance of all kinds of polymer.
Diketopyrrolopyrrole (DPP) was chosen as a acceptor because of its characteristic: a strong electron withdrawing monomer and light harvesting covering a wide spectrum of UV-Vis absorption. Especially,the properties of DPP unit were coplanarity and a closer π-π stacking distance that would enhance the charge mobilities. 
  The alternating donor-acceptor strategy was the frequently observed shifting of the polymer absorption profile to the long wavelength region as opposed to a true broadening across both the visible and near-infrared regions. Therefore, we expected that different contents of 3-hexylthiophene could improve the visible absorption range of alternating copolymers and to achieved full spectral absorption.
  In addition,we successfully synthesized a series of alternating copolymers and random copolymers which used gel permeation chromatography, thermal gravimetric analysis, differential scanning calorimetry, UV / Vis spectrophotometer, and cyclic voltammetry to analysis their properties of optical band gaps、HOMO and LUMO. As a result all kinds of copolymer applied to the production of organic polymer solar cell and investigated characteristic of organic polymer solar cell . 
The highest power conversion efficiency were 3.16 %, containing weigh ratio with random copolymer(TPASi15HT75DPP10) : PC71BM = 1:2 , Voc of 0.64 V, Isc of 8.29 mA/cm2, and FF of 0.59 under AM 1.5G solar simulator

参考文献 ( 112 ) 〈TOP〉

[2] I. Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001.
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[3] German advisory council on global change 2003.
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[5] A. G. Martin, E. Keith and Yoshihi, Solar cell efficiency tables (Ver.38) 2011, 19, 565-572.
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