【摘要】：近年來(lái),有機(jī)太陽(yáng)能電池以其生產(chǎn)成本低,重量輕,可大面積柔性加工等優(yōu)點(diǎn)激發(fā)了科學(xué)家們極大的研究熱情。據(jù)報(bào)道,有機(jī)太陽(yáng)能電池的的最佳器件光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)11%,但距商業(yè)化應(yīng)用還有很大的差距。光電材料的創(chuàng)新是目前本體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。為了有效調(diào)控材料的光譜與能級(jí),增強(qiáng)材料的吸光能力,本文主要從構(gòu)建含吸電子π橋的小分子材料入手,積極探索小分子材料的分子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)能電池光伏性能之間的構(gòu)效關(guān)系。本文在基于寡聚七噻吩的小分子體系中,引入新型的吸電子單元(氟代噻吩)作為π橋,構(gòu)建了小分子給體材料SMD-1。引入氟原子后有效調(diào)控了材料的能級(jí),但光學(xué)帶隙稍微變寬,基于SMD-1/PC_(71)BM的最佳器件效率為3.89%。本文不僅在給體材料的π橋中引入氟代噻吩,還在非富勒烯受體材料中引入氟代噻吩作為π橋,設(shè)計(jì)合成了SMA-1。基于PCE10/SMA-1的最優(yōu)器件光伏性能為2.43%。此外,本文還在非富勒烯受體材料π橋上引入吸電子單元(酯基取代噻吩),構(gòu)建了小分子受體材料SMA-2,基于PCE10/SMA-2的最優(yōu)器件光伏性能為1.66%。
【圖文】：

其中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)問(wèn)題最有前景的方法之一[1, 2]（圖1.1）。圖 1.1 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能Fig. 1.1 Solar energy into electricity diagram太陽(yáng)能電池主要包括兩類：有機(jī)太陽(yáng)能電池和無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池（圖 1.2）。無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展最早，電池性能也很高，但由于生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)過(guò)程中具有毒性且不宜大面積柔性加工等缺點(diǎn)，常被人們稱為灰色能源[3]。近年來(lái)，有機(jī)太陽(yáng)能電池以其生產(chǎn)成本低，重量輕，可大面積柔性加工且可成卷印刷的優(yōu)點(diǎn)激發(fā)了研究者們的研究熱情[4-6]。

圖 1.2 各種光伏電池發(fā)展趨勢(shì)圖Fig.1.2 A variety of photovoltaic cell trends1.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介1.1.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程有機(jī)太陽(yáng)能電池最早可追溯到 20 世紀(jì) 60 年代末，Kearns 等在功函不同的兩個(gè)電極之間夾著酞箐鎂染料，制備出了第一個(gè)有機(jī)光電器件[7]，然而由于激子的解離效率很低，器件光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)也不理想。1986 年，，鄧青云博士以酞箐銅和傒四酰二亞胺類有機(jī)材料為活性層制備出了首個(gè)結(jié)構(gòu)為雙層異質(zhì)結(jié)的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件[8]，激子分離效率顯著提升，電池轉(zhuǎn)換效率也相應(yīng)的提高到 0.95%。1992 年，美國(guó)加州大學(xué) Alan J. Heeger 等人發(fā)現(xiàn)了 C60 和聚合物之間存在光誘導(dǎo)超快電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象[9]，繼而他們以聚對(duì)苯撐乙烯衍生物（MEH-PPV）和 C60 衍
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34;TM914.4

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本文編號(hào)：2675553