【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)展出了一個新的構(gòu)筑基元,并以此合成出了一個新型小分子給體光伏材料,又利用其構(gòu)建出了一個全小分子型三元體系有機(jī)太陽能電池,深入研究了該小分子對三元體系光伏器件的性能帶來的影響。設(shè)計(jì)、合成出了兩個以二維共軛的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)、合成出了一個新型小分子給體光伏材料DR3TBDTT-E,該小分子可以看作是對已報道的小分子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)太陽能電池當(dāng)中,可以構(gòu)建出一個由DR3TBDTT、DR3TBDTT-E和PC71BM組成的全小分子型三元體系有機(jī)太陽能電池,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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34;TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李峰;;2012年光伏材料市場年均增速高達(dá)43.6%[J];功能材料信息;2010年Z1期

2 ;美國科學(xué)家研制出體光伏材料[J];功能材料信息;2014年01期

3 ;光伏材料需求將長期兩位數(shù)增長[J];粘接;2011年07期

4 艾晨;武志云;;光伏材料與柔性基布粘結(jié)性能的初步探究[J];輕工科技;2014年01期

5 新型;;美國德雷克賽爾大學(xué)研制出體光伏材料[J];化工新型材料;2014年02期

6 ;美科學(xué)家研制出體光伏材料[J];中國材料進(jìn)展;2013年12期

7 陳衛(wèi)星;張?zhí)K艷;鄒敏;米巧艷;;有機(jī)噻吩類衍生物作為光伏材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2012年09期

8 ;美科學(xué)家研制出體光伏材料[J];金屬功能材料;2014年01期

9 武素梅;薛鈺芝;周麗梅;;銅銦硒光伏材料的制備技術(shù)[J];材料導(dǎo)報;2009年21期

10 ;中科院化學(xué)所有機(jī)小分子光伏材料研究獲進(jìn)展[J];精細(xì)化工原料及中間體;2012年07期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張婧;楊溢;何暢;何有軍;趙光金;李永舫;;以三苯胺為核、苯并噻二唑-7-(4-己基噻吩)為臂溶液可加工星型有機(jī)分子光伏材料的制備[A];全國第八屆有機(jī)固體電子過程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

2 田文晶;;聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)合成與器件優(yōu)化[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2012年

3 馬曉光;何悅;竇亞楠;吳瑩瑩;陳力;趙亮亮;文世珍;李永志;徐樓;孔偉;肖嬌;孔祥翔;;第2章 光伏材料和器件[A];中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2010）[C];2011年

4 丁正明;周之斌;崔容強(qiáng);胡宏勛;孫鐵囤;賀振宏;;濺射沉積光伏材料-摻氮碳薄膜[A];中國第六屆光伏會議論文集[C];2000年

5 李永舫;;聚合物太陽電池光伏材料和器件[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——論壇三：化學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展[C];2014年

6 李永舫;;超分子聚合物太陽電池光伏材料和器件[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——大會邀請報告[C];2013年

7 聶凱旋;王亞飛;何宇;鄧先平;周欣;陳建華;陶強(qiáng);劉煜;朱衛(wèi)國;;側(cè)鏈含苯并噻二唑受體的芴-咔唑類窄帶隙聚合物光伏材料的合成及其光伏性能研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2012年

8 陽品高;何宇;周欣;劉煜;蔣海港;譚華;朱衛(wèi)國;;基于三芳胺-喹VA啉的星狀D4-A型有機(jī)小分子光伏材料的合成及其性能研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2012年

9 李紅嬌;王金土;李維實(shí);;多節(jié)棍型聚合物光伏材料[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第25分會：有機(jī)光伏[C];2014年

10 白會濤;王逸凡;程沛;李永舫;朱道本;占肖衛(wèi);;基于IDT小分子光伏材料的合成與應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第25分會：有機(jī)光伏[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 謝運(yùn)和;河南億盛年產(chǎn)5萬噸光伏材料項(xiàng)目開工[N];平頂山日報;2010年

2 王昕;光伏材料需求將長期兩位數(shù)增長[N];中國化工報;2011年

3 記者 宋向華;首府力爭建成全國最大的光伏材料產(chǎn)業(yè)基地[N];呼和浩特日報(漢);2008年

4 本報記者 徐巖;各國賽跑光伏材料市場[N];中國化工報;2010年

5 王昕;光伏材料公司力求變中智勝[N];中國化工報;2010年

6 通訊員 段同剛　王麗英 記者 蔡計(jì)鎖;晶龍光伏材料實(shí)驗(yàn)室獲國家授牌[N];河北日報;2011年

7 本報記者 李曉輝;2012年 光伏材料市場規(guī)模將達(dá)32億美元[N];中國證券報;2010年

8 記者 伍華余;總投資42億元的碳化硅及光伏材料項(xiàng)目落戶霍市[N];通遼日報;2011年

9 本報記者 許長江　通訊員 李繼洲;爭做中國一流光伏材料服務(wù)商[N];中華工商時報;2011年

10 記者 傅春保 通訊員 劉劍;光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)專業(yè)落戶新余高專[N];中國冶金報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 祝向偉;含擴(kuò)展苯并二噻吩結(jié)構(gòu)單元的新型給體光伏材料的研究[D];清華大學(xué);2015年

2 王奇;兩類典型聚合物光伏材料的主鏈與側(cè)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及器件優(yōu)化[D];北京科技大學(xué);2017年

3 王艷榮;可溶性含釕配合物和空穴傳輸基團(tuán)聚酰亞胺光伏材料的合成與表征[D];鄭州大學(xué);2011年

4 羅，

本文編號：2366252