將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的有機(jī)太陽能電池具有柔性、輕質(zhì)、可采用溶液印刷方法制備大面積電池板等優(yōu)勢,成為各國科學(xué)家研究的重點(diǎn)。目前非富勒烯受體材料的合成工藝復(fù)雜,材料的價(jià)格高,不適用于大面積商業(yè)化應(yīng)用。本文結(jié)合各種活性層材料的優(yōu)缺點(diǎn),主要目的是開發(fā)高效、廉價(jià)的非富勒烯有機(jī)小分子受體材料。具體分為以下三個(gè)部分:（1）本文以丙二腈和1,3-茚滿二酮為拉電子的末端基團(tuán),以9,9’-聯(lián)芴烯（9,9’BF）為核心單元,設(shè)計(jì)合成了新的非富勒烯受體材料TBF-DCN-C8和TBF-DIN-C8。TBF-DCN-C8和TBF-DIN-C8的薄膜吸收光譜主要在350-500 nm之間,光學(xué)帶隙分別為2.22 eV和2.28 eV,屬于寬帶隙材料;TBF-DCN-C8和TBF-DIN-C8的HOMO能級分別為-5.90 eV和-5.95 eV,LUMO能級分別為-3.68 eV和-3.67 eV;以聚合物P3HT為給體材料,TBF-DCN-C8和TBF-DIN-C8為受體材料采用倒置器件結(jié)構(gòu)（ITO/ZnO/active layer/MoO₃/Ag）制備器件,P3HT/TBF-DCN-C8器... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

有機(jī)太陽能電池應(yīng)用實(shí)例（圖片來自httpscn.bing.com）

譜寬、光熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。但非富勒烯受體材料的合成工藝復(fù)雜，材料的價(jià)適用于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。器件制備技術(shù)優(yōu)化主要包括器件結(jié)構(gòu)、活性層相分電子/空穴界面層等的優(yōu)化。本文結(jié)合各種活性層材料的優(yōu)缺點(diǎn)，主要開發(fā)高效非富勒烯有機(jī)小分子受體材料。機(jī)太陽能電池簡介58 年 Kearns 首次提出肖特基結(jié)(圖 1.2 a )的有機(jī)太陽能電池的概念，該電池將機(jī)半導(dǎo)體材料作為活性層，夾在有功函差的兩個(gè)電極之間，其器件的開路電壓(V.2 V，由于其活性層產(chǎn)生的電子-空穴對具有較強(qiáng)的庫倫束縛力(單線態(tài)激子)，效率極低，導(dǎo)致電池的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)小于 0.1％[10]。雖然其揭開了有機(jī)太的序幕，但由于其極低的 PCE，并未引起人們的廣泛關(guān)注。86 年美國柯達(dá)公司 C.W.Tang 博士報(bào)道了以酞菁銅(CuPc)為給體材料、四羧基物(PV)為受體材料，采用雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu) (圖 1.2 b) 構(gòu)筑器件，大大提高了激效率，其光電轉(zhuǎn)化效率接近 1％，這對有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域的發(fā)展具有里程碑，激發(fā)了世界各國科學(xué)家對該領(lǐng)域的研究興趣。

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文kus Koppe[19]首次引入三元有機(jī)太陽能電池的概念，其在PCPDTBT，可以有效地拓寬活性層的光譜吸收范圍，進(jìn)大學(xué)的占肖衛(wèi)課題組報(bào)道合成了非富勒烯受體材料 ITIC[體材料上所受到的種種局限，自此非富勒烯受體材料開18 年，經(jīng)過三年的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)過程，基于非富勒烯受體]，大大超越富勒烯體系。電池的工作原理池的光電轉(zhuǎn)化過程（圖 1.7）主要包括：（1）活性層吸散到給體/受體（D/A）界面；（3）激子在 D/A 界面解離

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells[J]. Baobing Fan,Difei Zhang,Meijing Li,Wenkai Zhong,Zhaomiyi Zeng,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao.  Science China（Chemistry）. 2019(06)
[2]A chlorinated low-bandgap small-molecule acceptor for organic solar cells with 14.1% efficiency and low energy loss[J]. Bin Kan,Huanran Feng,Huifeng Yao,Meijia Chang,Xiangjian Wan,Chenxi Li,Jianhui Hou,Yongsheng Chen.  Science China（Chemistry）. 2018(10)
[3]有機(jī)小分子太陽能電池:氟代對活性層形貌的精確調(diào)控[J]. 李永舫.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)

博士論文
[1]高效率有機(jī)小分子光伏給體材料的設(shè)計(jì)與器件優(yōu)化研究[D]. 李淼淼.南開大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于富勒烯衍生物界面修飾的高效聚合物太陽電池[D]. 李舒生.華北電力大學(xué) 2014



本文編號：3619078