【摘要】：近年來,有機(jī)太陽能電池以其生產(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)太陽能電池的的最佳器件光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過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)太陽能電池研究的關(guān)鍵問題之一。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】：

其中太陽能轉(zhuǎn)化為電能被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)問題最有前景的方法之一[1, 2]（圖1.1）。圖 1.1 太陽能轉(zhuǎn)換為電能Fig. 1.1 Solar energy into electricity diagram太陽能電池主要包括兩類：有機(jī)太陽能電池和無機(jī)太陽能電池（圖 1.2）。無機(jī)太陽能電池發(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，有機(jī)太陽能電池以其生產(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)太陽能電池簡(jiǎn)介1.1.1 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程有機(jī)太陽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

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田禾;;有機(jī)太陽能電池有望商品化[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2002年01期

2 ;我國(guó)科學(xué)家研獲高性能柔性有機(jī)太陽能電池[J];浙江化工;2019年11期

3 陳立桅;;通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控方法實(shí)現(xiàn)非富勒烯型有機(jī)太陽能電池在綠色溶劑中的應(yīng)用[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2019年12期

4 ;德國(guó)開發(fā)基于半透明有機(jī)太陽能電池材料的智能太陽鏡[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2017年15期

5 黃輝;;有機(jī)太陽能電池的發(fā)展、應(yīng)用及展望[J];工程研究-跨學(xué)科視野中的工程;2017年06期

6 李昂;;有機(jī)太陽能電池材料研究新進(jìn)展[J];電子世界;2018年06期

7 ;柔性有機(jī)太陽能電池研究取得進(jìn)展[J];人工晶體學(xué)報(bào);2018年05期

8 拉迪婭;;有機(jī)太陽能電池以及工作方式分析（英文）[J];現(xiàn)代鹽化工;2018年03期

9 ;我國(guó)科學(xué)家在有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域取得重要突破[J];浙江化工;2018年08期

10 ;我國(guó)有機(jī)太陽能電池刷新世界紀(jì)錄[J];山東化工;2018年17期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 賈博宇;陸恒;占肖衛(wèi);;基于十一并稠環(huán)電子受體的有機(jī)太陽能電池[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集（有機(jī)太陽能電池篇）[C];2018年

2 胡拯豪;張福俊;安橋石;;基于二元器件互補(bǔ)的光伏參數(shù)制備三元有機(jī)太陽能電池[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集（有機(jī)太陽能電池篇）[C];2018年

3 高亮;張志國(guó);李永舫;;基于給受體吸收互補(bǔ)的高效全聚合物有機(jī)太陽能電池[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十二分會(huì)：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

4 童金輝;熊思醒;毛霖;周印華;;柔性多結(jié)有機(jī)太陽能電池:高電壓及大面積化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十二分會(huì)：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

5 張有丹;張浩力;;并五苯衍生物的單線態(tài)裂分及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用[A];第一屆新型太陽能電池暨鈣鈦礦太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

6 高興宇;楊迎國(guó);季庚午;鄭官豪杰;;有機(jī)太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池制備中的同步輻射表征及其構(gòu)效關(guān)系研究[A];第一屆新型太陽能電池暨鈣鈦礦太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

7 孫倩倩;張�？�;張苗;;通過極性溶劑浸潤(rùn)的方法提高有機(jī)太陽能電池的性能[A];第二屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

8 Zhengguo Xiao;Qingfeng Dong;Wenjing Tian;Hui Huang;Jinsong Huang;;極性小分子對(duì)有機(jī)太陽能電池性能的提升（英文）[A];第二屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

9 張苗;張�？�;;兩步倒置處理協(xié)同三元策略制備高效率全小分子有機(jī)太陽能電池[A];第四屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

10 石慧;夏若曦;孫辰;肖經(jīng)洋;吳志鴻;黃飛;葉軒立;曹鏞;;基于界面工程及光學(xué)調(diào)控的高效半透明有機(jī)太陽能電池[A];第四屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 孫玉松 通訊員 吳軍輝;17.3%! 中國(guó)科學(xué)家刷新有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)化效率[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

2 本報(bào)記者 張晶晶 通訊員 吳軍輝;有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率世界之“最”誕生記[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

3 記者 劉曉倩;蘭州大學(xué)等揭示全小分子有機(jī)太陽能電池設(shè)計(jì)思路[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

4 本報(bào)見習(xí)記者 辛雨;有機(jī)太陽能電池進(jìn)化出“新物種”[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

5 本報(bào)記者 陳建強(qiáng) 劉茜 本報(bào)通訊員 吳軍輝;我科學(xué)家研獲高性能柔性有機(jī)太陽能電池[N];光明日?qǐng)?bào);2019年

6 記者 劉霞;有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率創(chuàng)紀(jì)錄[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

7 記者 陳建強(qiáng) 劉茜 通訊員 吳軍輝;我科學(xué)家刷新有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)化光電率最高紀(jì)錄[N];光明日?qǐng)?bào);2018年

8 通訊員 吳軍輝 記者 馮國(guó)梧;有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率達(dá)12.7%[N];科技日?qǐng)?bào);2016年

9 記者 邱登科;有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率大幅提高[N];民營(yíng)經(jīng)濟(jì)報(bào);2016年

10 華凌;小分子有機(jī)太陽能電池增效50%[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張馨元;納米材料在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 劉莎;高效有機(jī)太陽能電池及其器件特性研究[D];華南理工大學(xué);2019年

3 Danish Khan;碳納米管在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

4 馬丹陽;有機(jī)太陽能電池小分子受體材料的設(shè)計(jì)、合成與光伏性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

5 毛霖;大面積有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)與毛筆印刷技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2018年

6 梁銓斌;有機(jī)太陽能電池的載流子動(dòng)力學(xué)研究[D];華南理工大學(xué);2018年

7 秦云朋;基于非富勒烯受體的聚合物光伏電池器件研究[D];北京科技大學(xué);2019年

8 劉曉鳳;基于三蝶烯和傒二酰亞胺構(gòu)筑新型三維有機(jī)太陽能電池受體材料[D];北京理工大學(xué);2017年

9 王文艷;基于金屬銀納米結(jié)構(gòu)改善有機(jī)太陽能電池光吸收性能的研究[D];太原理工大學(xué);2017年

10 苗洋;具有N型大π共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)光伏材料的合成及應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李春華;側(cè)鏈功能化高分子在光伏電池中的應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2019年

2 管倩;基于醇溶性陰極界面層的新型有機(jī)太陽能電池研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所);2018年

3 孔驍;高效三元非富勒烯有機(jī)太陽能電池的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

4 馮耕;活性層處理工藝對(duì)基于(tbt)_2Ir(acac)的三元共混有機(jī)太陽能電池的性能影響[D];電子科技大學(xué);2019年

5 孫匡世;有機(jī)太陽能電池光電材料的理論研究與設(shè)計(jì)[D];西南大學(xué);2019年

6 彭索萍;亞酞菁及其衍生物光伏性能的理論研究[D];西南大學(xué);2019年

7 王劍曉;基于雙受體有機(jī)太陽能電池的制備與研究[D];北京交通大學(xué);2019年

8 李利娟;基于可溶小分子給體的三元有機(jī)太陽能電池研究[D];電子科技大學(xué);2019年

9 李馨蕊;基于新型添加劑的高效半透明有機(jī)太陽能電池的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

10 袁瑩穎;基于TADF材料的三元有機(jī)太陽能電池的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2675553