亞酞菁（SubPc）,酞菁（Pc）作為一類優(yōu)良的有機(jī)半導(dǎo)體材料,具有摩爾消光系數(shù)高、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但是由于溶解性差,合成修飾困難,能級(jí)過高等缺點(diǎn)導(dǎo)致在太陽能電池領(lǐng)域應(yīng)用較少。本研究設(shè)計(jì)合成了一系列新型亞酞菁和酞菁類電子受體材料,并將其應(yīng)用到體相異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池。具體研究包括以下兩部分:1.基于亞酞菁類有機(jī)半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、合成及光伏應(yīng)用。本研究從商品化的鄰二甲苯出發(fā),通過多步反應(yīng)合成了九個(gè)具有不同烷基鏈取代以及軸向硼原子取代的亞酞菁三酰亞胺化合物。這些化合物具有較低的最低未占有軌道（LUMO）能級(jí)（-3.91～-3.98 eV）,450-650 nm處具有較強(qiáng)的吸收,溶解性可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),有望成為一類優(yōu)秀的有機(jī)電子受體�；衔�8c與PM6制備有機(jī)太陽能電池,其光電轉(zhuǎn)化效率為4.92%。2.基于酞菁類有機(jī)半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用。本研究從商品化的鄰二甲苯出發(fā),通過多步反應(yīng)（三種方法）合成了一系列具有疏水基團(tuán)的酞菁四酰亞胺化合物。我們研究了它們的吸收、熒光、電化學(xué)、穩(wěn)定性、電荷遷移率以及幾何形狀。這些平面化合物是一類優(yōu)秀的可溶液處理的受體材料,具有在500-850 nm處具有較強(qiáng)的吸收,... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２銅酞菁與苯并咪唑茈的結(jié)構(gòu)以及雙層異質(zhì)結(jié)光伏器件??

?第１章緒論???１９９５年Ｊ．Ｊ．Ｍ．Ｈａｌｌｓ團(tuán)隊(duì)２９基于可溶液處理的給受體互溶的方法制備了首個(gè)本體??異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏器件，有機(jī)太陽能電池便逐漸完善并迅速得到人們的認(rèn)同。對(duì)??于體相有機(jī)太陽能電池來說，其核心材料便是活性層材料：給體、受體３（）。給??體材料經(jīng)過科研人們的努力已經(jīng)趨于完善，種類豐富３１—３３，但是目前制約有機(jī)??太陽能電池發(fā)展的便是有機(jī)受體材料。受體材料雖然種類較多，但是優(yōu)秀的受??體材料仍然較少，隨著科研工作者近幾年的不斷創(chuàng)新，多種優(yōu)秀的受體材料便??０??ＦＴＴＢ－ＰＤＩ４??ＣｓＨ，３?ｍｅ?Ｆ?Ｆ?Ｙ６?ｆ??圖１．３幾類受體材料結(jié)構(gòu)圖??自２０００以后，有機(jī)太陽能電池便進(jìn)入快速發(fā)展的階段，此時(shí)富勒烯受體??（ＰＣ６ｉＢＭ，?ＰＣ７１ＢＭ）尚處于當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)地位。２００５年Ｈｅｅｇｅｒ課題組２９以??Ｐ３ＨＴ／ＰＣＢＭ體系制備有機(jī)太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了?５％以上。自此，??有機(jī)太陽能電池進(jìn)入了以富勒烯受體為代表的第一代本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電??池的時(shí)代。富勒烯受體具有成本高昂、難以化學(xué)修飾以及可見光區(qū)吸收較弱等??缺點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)未來的有機(jī)太陽能電池產(chǎn)業(yè)化。為尋求成本低廉，效率較高的受??體材料，非富勒烯受體便出現(xiàn)在人們眼前。２００９年，Ｆａｃｈｅｔｔｉ課題組３５首次合??成了聚合物（Ｎ２２００），該聚合物以ＮＤＩ為受體單元，聯(lián)噻吩為給體單元，合成??了一種具有Ｄ－Ａ結(jié)構(gòu)的聚合物。該聚合物具有較高的電子遷移率以及較高的光??３??

世界眾多科研人員的不懈努力，相信在不久的將來，有機(jī)太陽能電池不會(huì)拘泥??于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，一定會(huì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，出現(xiàn)在萬千大眾的視野。??１．２．２有機(jī)太陽能電池的工作原理??有機(jī)太陽能電池的工作原理與無機(jī)硅太陽能電池的工作機(jī)理類似：太陽光??照射到有機(jī)半導(dǎo)體材料上，電子產(chǎn)生能級(jí)躍遷，由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，產(chǎn)生??空穴。而空穴與電子之間能夠相互束縛從而形成激子，激子分離后在受體材料??上會(huì)形成自由電子與自由空穴，被正負(fù)極材料吸收，進(jìn)而產(chǎn)生光電流和光電壓。??我們以平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池為例（圖１．４），其光電轉(zhuǎn)換原理分為以下幾部分：??－２．８ｅＶ?Ｃ６ｎ??ｕ?ＬＵＭＯ??１ＴＯ?，、?＾??Ｅｆ?—?）?ｈ＊?ｅ－??金屬??－４．９ｅＶ??ＨＯＭＯ??ＭＥＨ－ＰＰＶ?－６．１?ｅＶ＾??ＨＯＭＯ??圖１．４平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池工作原理??１）光子的吸收以及激子的產(chǎn)生：太陽光穿過ＩＴＯ玻璃照射到活性層上，??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有機(jī)太陽電池效率突破18%（英文）[J]. 劉啟世,江宇凡,金柯,秦建強(qiáng),許金桂,李文婷,熊驥,劉金鳳,肖作,孫寬,楊上峰,張小濤,丁黎明.  Science Bulletin. 2020(04)
[2]An Alternating Polymer of Two Building Blocks Based on B←N Unit:Non-fullerene Acceptor for Organic Photovoltaics[J]. Ru-yan Zhao,竇傳冬,劉俊,Li-xiang Wang.  Chinese Journal of Polymer Science. 2017(02)



本文編號(hào)：3518935