謝國煌臺灣大學:高分子科學與工程學研究所吳韋霖Wu, Wei-LinWei-LinWu2010-05-122018-06-292010-05-122018-06-292009U0001-1708200914432900http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/183164本研究目的為合成出帶有苯並噻雙唑(Benzothiadiazole)側鏈的卡唑單體，再透過Yamamoto反應聚合均聚物(Homopolymer) P1，以及利用Stille反應與雙錫官能機的噻吩共聚成共聚物(Copolymer)P2。由凝膠滲透層析儀(Gel permeation chromatography, GPC)分析結果，P1之重量平均分子量(M¬¬w)為3775 g/mol而P2之Mw分佈在1000~2000 g/mol左右。熱重分析(Thermogravimetry analysis)結果則顯示P1和P2足以耐熱至200 oC以上，具有很好的熱穩定性。由光學性質的測試，P1和P2由於都帶有分子內的電子予體/電子施體(Donor/Acceptor)結構，所以在紫外-可見光(UV-visible)吸收光譜皆有兩個特性吸收峰，從光譜上可得出P1及P2之能隙(Band gap)分別為2.33 eV及2.38 eV。經循環伏安法(Cyclic voltammetry, CV)測試電化學性質，P2比P1擁有更高的氧化電位(1.3 eV)，表示引入噻吩共聚可以有效提升分子的抗氧化性質，同時具有較低的最高電子填滿軌域(Highest occupied molecular orbital, HOMO)能階，較有機會作為高效率的高分子太陽能電池材料。In this studies, carbaozle derivative monomers with benzothiadiazole side chain were synthesized and polymerized. Two novel polymer, Poly[9-(2,5-bis(hexyloxy)-4- (4-(5-methyl- thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazol-7-yl)phenyl)-9H-carbazole] (P1)nd poly[9-(2,5-bis(hexyloxy)-4-(4-(5-methyl-thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazol--yl) phenyl)-9H-carbazole-alt-thiophene] (P2) were synthesized via Yamamoto coupling and Stille coupling reactions. According to thermogravimetry analysis, P1 and P2 possess great thermal stability. Due to the intramolecular electron donor-acceptor structure, the UV-visible absorption spectrum of polymers have two significant peak. From the absorption spectrum, P1 exhibits lower band gap (2.33 eV) than P2 (2.38 eV). In electrochemical analysis, copolymer P2 possesses lower highest occupied molecular orbital (HOMO) level (-5.57 eV) than homopolymer P1 (5.16 eV). Althogh P2 has higher band gap, P2 has lower HOMO which is essential parameter for high efficiency polymer solar cells. From the above analysis, carbazole derivatives with benzothiadiazoel side chain have potential for applications of polymer photovoltaics.摘要 IBSTRACT II錄 III目錄 V目錄 VI一章 緒論 1-1 前言 1-2 研究動機 1二章 文獻回顧 3-1 有機太陽能電池歷史簡介 3-2 有機太陽能電池運作原理 4-2.1 雙層(或多層)異質接面元件簡介 9-2.2 單層異質接面元件介紹 10-3 有機太陽能電池特性分析 11-3.1 開路電壓 11-3.2 短路電流 12-3.3 填充因子 12-3.4 能量轉換效率 13-3.5 影響元件效率之製程參數 14-3.6 提升元件效率之製程 14-4 高分子太陽能電池材料回顧 16-4.1 聚芴(Polyfluorene)系列 18-4.2 含矽原子聚合物系列 19-4.3 聚卡唑(Polycarbazole)系列 19-4.4 共軛側鏈聚合物 20-4.5 總結 21三章 實驗部分 33-1 實驗藥品與溶劑 33-3 實驗儀器 36-4 單體及聚合流程 39-5 合成步驟 43四章 結果與討論 50-1 合成結果分析 50-2 熱穩定性質探討 51-3 光學性質探討 53-4 電化學性質探討 56五章 結論 59考文獻 60錄 69application/pdf2996195 bytesapplication/pdfen-US低能隙異質接面電子施體/受體太陽能電池共軛高分子Low band gapBulk heterojunctionElectron donor/acceptorSolar cellsConjugated polymers[SDGs]SDG7thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/183164/1/ntu-98-R96549013-1.pdf