近年來,傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭及其造成的環(huán)境污染問題日益嚴峻使得開發(fā)新型清潔可再生能源成為人們的迫切需求,其中對太陽能電池的研究則成為關(guān)注的焦點。有機太陽能電池（OSC）以其成本低、易調(diào)節(jié)和機械柔性好等優(yōu)點在眾多太陽能電池種類中脫穎而出。其中,包含電子給體和受體材料的活性層作為OSC的重要組成部分對調(diào)控器件整體性能具有十分重要的作用。目前,OSC中的電子給體材料已得到積極的發(fā)展,但電子受體材料的開發(fā)通常局限于富勒烯衍生物類材料。然而,富勒烯類材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)相對固定、能級調(diào)節(jié)困難以及光學(xué)吸收較弱等缺點限制了其在OSC中的進一步發(fā)展。為了解決以上問題,非富勒烯（NF）受體材料的開發(fā)將開辟OSC材料設(shè)計的新篇章。本文以NF稠環(huán)電子受體材料為主要研究對象,運用多種理論方法（密度泛函理論（DFT）、含時-DFT（TD-DFT）以及分子動力學(xué)（MD））對給體/受體（D/A）界面的電荷轉(zhuǎn)移機制進行了深入的分析,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了更加高效的NFOSC受體材料。主要研究內(nèi)容如下:1.針對NFOSC性能較低的現(xiàn)象,在分子水平上對實驗上合成的芴基受體材料（FENIDT）與經(jīng)典受體材料PC₆₁

【文章來源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

NREL公布的1976-2017年間各種太陽能電池的歷年最高PCE曲線

東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文制備成的器件在光誘導(dǎo)下可以發(fā)生快速的電荷轉(zhuǎn)移，并且電荷分離速率值遠大于相應(yīng)的重組速率值[8]。從此，富勒烯及其衍生物以其獨特的共軛結(jié)構(gòu)特點使得富勒烯 OSC 在一段時間內(nèi)飛速發(fā)展，成為至今為止使用最廣泛的 OSC 受體材料。1.2 有機太陽能電池（OSC）的結(jié)構(gòu)OSC 電池自開始發(fā)展至今，器件結(jié)構(gòu)的每一次改進都伴隨著性能的顯著提高。從具有單層肖特基（Schottky）結(jié)構(gòu)的器件發(fā)展以來，相繼發(fā)展了平面異質(zhì)節(jié)，本體異質(zhì)結(jié)，疊層結(jié)構(gòu)，以及多元組分的活性層結(jié)構(gòu)（圖 1.2）。

SC 中光電轉(zhuǎn)換過程機理示意圖：（1）光吸收以及激子的生成；的擴散；（3）激子的解離；（4）載流子傳輸以及收集同時，活性層中給體和受體的組合具有互補的吸收光譜也是十于有機材料的多樣性，OSC 在有機材料的選取方面具有靈活的OSC 的一個優(yōu)勢。此外，利用有機材料近紅外吸收的特點，最得了明顯的突破，并有望在不久的將來實現(xiàn)應(yīng)用[38, 39]。


本文編號：2900553