【摘要】：本論文先以苯并二噻吩(BDT)橫向擴(kuò)展而成的萘并二噻吩(NDT)作為研究對(duì)象,利用二維共軛的NDT單元構(gòu)建出了聚合物和小分子兩種不同類型的有機(jī)給體光伏材料,深入研究了材料的分子結(jié)構(gòu)與相應(yīng)器件的光伏性能之間的關(guān)系。本論文又在二維共軛BDT單元的縱向上擴(kuò)展出了一個(gè)新的構(gòu)筑基元,并以此合成出了一個(gè)新型小分子給體光伏材料,又利用其構(gòu)建出了一個(gè)全小分子型三元體系有機(jī)太陽(yáng)能電池,深入研究了該小分子對(duì)三元體系光伏器件的性能帶來(lái)的影響。設(shè)計(jì)、合成出了兩個(gè)以二維共軛的NDT單元為電子給體、噻吩并吡咯二酮為電子受體的給-受(D-A)共聚物,PzNDTT-TPD1和PzNDTT-TPD2,兩者選擇了不同的噻吩單元作為給、受體之間的連接橋。相比之下,PzNDTT-TPD1的光伏性能更為突出一些,其相應(yīng)光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)在活性層厚度為200 nm的情況下達(dá)到最大(7.5%)。設(shè)計(jì)、合成出了兩個(gè)以二維共軛的NDT單元為電子給體、氰基酯基為電子受體的受-給-受(A-D-A)型小分子,NDTT-CNCOO和NDTP-CNCOO,兩者分別選擇了噻吩和苯作為NDT單元兩側(cè)的共軛側(cè)鏈。其中NDTP-CNCOO的光伏性能更為突出一些,其相應(yīng)的光伏器件能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)在活性層厚度為300 nm的情況下達(dá)到最大(7.2%),這是目前基于NDT單元的小分子光伏器件所能達(dá)到的最好結(jié)果。設(shè)計(jì)、合成出了一個(gè)新型小分子給體光伏材料DR3TBDTT-E,該小分子可以看作是對(duì)已報(bào)道的小分子DR3TBDTT在縱向上的擴(kuò)展與修飾。將DR3TBDTT-E加入到由DR3TBDTT和富勒烯衍生物(PC71BM)所組成的二元體系有機(jī)太陽(yáng)能電池當(dāng)中,可以構(gòu)建出一個(gè)由DR3TBDTT、DR3TBDTT-E和PC71BM組成的全小分子型三元體系有機(jī)太陽(yáng)能電池,其最佳器件性能達(dá)到了10.1%,這是目前全小分子型三元體系有機(jī)太陽(yáng)能電池所能達(dá)到的最好結(jié)果。
[Abstract]:In this thesis, two kinds of organic photovoltaic materials, polymer and small molecule, were constructed by using 2-D conjugated NDT unit and naphthalene dithiophene (NDT), which was formed by the transverse expansion of benzodithiophene (BDT). The relationship between the molecular structure of the materials and the photovoltaic properties of the corresponding devices is studied. In this paper, a new building unit is extended to 2-D conjugate BDT unit, and a new type of photovoltaic material with small molecular donor is synthesized, and an organic solar cell of all-small molecular ternary system is constructed by using it. The effect of the small molecule on the performance of ternary photovoltaic devices was studied. Two donor-acceptor (D-A) copolymers with 2-D conjugated NDT unit as electron donor and thiophene pyrrolidone as electron receptor were designed and synthesized. PzNDTT-TPD1 and PzNDTT-TPD2, chose different thiophene units as donors. The bridge between the receptors. In contrast, the photovoltaic performance of PzNDTT-TPD1 is more outstanding, and the energy conversion efficiency of the corresponding photovoltaic device (PCE) reaches the maximum (7.5%) when the active layer thickness is 200 nm. Two small A-D-A molecules with 2-D conjugated NDT unit as electron donor and cyanoester group as electron acceptor are designed and synthesized. NDTT-CNCOO and NDTP-CNCOO, are synthesized. Thiophene and benzene were selected as conjugate side chains on both sides of NDT unit respectively. The photovoltaic performance of NDTP-CNCOO is more prominent. The corresponding energy conversion efficiency of photovoltaic devices (PCE) reaches the maximum (7.2%) when the active layer thickness is 300 nm. This is the best result that the small molecular photovoltaic devices based on NDT cell can achieve. A novel photovoltaic material, DR3TBDTT-E, was designed and synthesized. The small molecule can be regarded as the longitudinal extension and modification of the reported small molecule DR3TBDTT. By adding DR3TBDTT-E to the organic solar cells of binary system composed of DR3TBDTT and fullerene derivatives (PC71BM), an organic solar cell consisting of DR3TBDTT,DR3TBDTT-E and PC71BM can be constructed. The optimum device performance is up to 10.1, which is the best result that can be achieved by organic solar cells with all-small molecule ternary system.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34;TM914.4

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4 羅，

本文編號(hào)：2366252