【摘要】：近年來,聚合物太陽能電池在近幾年已經(jīng)得到了快速的發(fā)展,非富勒烯受體正受到廣泛關(guān)注,隨著越來越多的新的構(gòu)筑模塊的合成以及材料的設(shè)計,非富勒烯受體材料得到了巨大的發(fā)展。得益于較強(qiáng)的吸收和易調(diào)控的能級水平,目前這類受體材料對應(yīng)的太陽能電池器件光電轉(zhuǎn)化效率已突破15%,而這些性能上的飛躍得益于新型結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)。本文成功設(shè)計合成了基于單吡喃的稠合與非稠合兩類受體材料,將其應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池活性層。通過器件光伏性能的測試,研究結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系。具體工作如下:1.五元單吡喃受體材料的制備及光伏性能研究基于本課題組前期在含有二苯并吡喃、梯形雙吡喃結(jié)構(gòu)等單元的給、受體材料方面的研究,本章設(shè)計合成了結(jié)構(gòu)新穎的五元稠合單吡喃建筑單元,通過引入含有不同烷氧基側(cè)鏈的噻吩π橋、使用不同的封端基團(tuán)合成了一系列單吡喃小分子受體材料(TM 1-5),針對該系列材料,進(jìn)行了紫外-可見吸收、電化學(xué)等基本的物性表征,并對其進(jìn)行了初步的有機(jī)光伏性能測試,結(jié)果表明當(dāng)以PBDB-T為電子給體材料時,其器件的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.43%(V_(oc)=0.76 V,J_(sc)=8.91 mA/cm~2,FF=50.55)。2.基于三元二噻吩并吡喃超分子受體材料的制備及光伏性能研究超分子稠合電子小分子受體材料由簡單的模塊構(gòu)筑,合成容易,將大大降低了合成成本。本章采用三元二噻吩并吡喃結(jié)構(gòu)單元作為主要建筑模塊,通過與二氟苯或雙烷氧基苯片段進(jìn)行Stille交叉偶聯(lián),可以獲得系列相應(yīng)的超分子稠環(huán)給體片段,進(jìn)而通過Knoevenagel縮合進(jìn)行封端可以獲得系列合成簡單的超分子稠環(huán)受體TM 6-8。由于結(jié)構(gòu)中S···O、F···S等超分子相互作用的存在,分子將具有平面的分子共軛骨架。合成的中間體及目標(biāo)產(chǎn)物都經(jīng)過了~1HNMR、~(13)CNMR以及HRMS的表征,本文探討了目標(biāo)受體分子紫外-可見吸收、電化學(xué)能級等基本性質(zhì),其薄膜中的吸收光譜拓展到了1000 nm左右,同時,我們將相應(yīng)的材料以PBDB-T為給體材料表征了其基本的光伏性能。
【圖文】：

圖 1-1 雙層 D/A 異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)及工作原理的構(gòu)造特點為給、受體分別為獨立層，這種結(jié)構(gòu)疊加而成，使得給受體的界面層形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)促進(jìn)激子分離的驅(qū)動力主要是由給體材料和受體促使激子在界面分離。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢是結(jié)面分離時，產(chǎn)生了電荷，電子傳輸?shù)疥帢O，空穴電池[14-16]圖 1-2 D/A 體異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)與工作原理

異質(zhì)結(jié)電池[12,13]圖 1-1 雙層 D/A 異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)及工作件的構(gòu)造特點為給、受體分別為獨立層，這種結(jié)分疊加而成，使得給受體的界面層形成異質(zhì)結(jié)。促進(jìn)激子分離的驅(qū)動力主要是由給體材料和差促使激子在界面分離。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢界面分離時，產(chǎn)生了電荷，電子傳輸?shù)疥帢O，，空]。質(zhì)結(jié)電池[14-16]
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB34;TM914.4

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本文編號：2594272