近年來,由于具有輕質(zhì),柔韌性,半透明性和卷對卷生產(chǎn)等優(yōu)點,有機太陽能電池（OSC）受到關注。由于富勒烯材料的LUMO能級不可調(diào)控,限制了電池中開路電壓(V_OC)的提高。為了進一步提高器件的效率,設計和開發(fā)新的非富勒烯受體（NFA）就顯得至關重要。目前,碳橋（C橋）梯型D單元在開發(fā)高性能A-D-A NAs中起著至關重要的作用。然而,C橋接單元的中等給電子能力不利于使NFA具有強的光捕獲能力。因此開發(fā)新的受體核心D單元就有著重大的意義。本文根據(jù)以上問題,設計和開發(fā)了多種以C-O橋為核心的高效NFA受體分子,并通過對其光物理,電化學,光伏性能等進行表征,主要內(nèi)容和結論如下:1.設計了一種七環(huán)碳氧橋接梯型單元CO_i7,開發(fā)了兩種相應的非富勒烯受體CO_i7IC和CO_i7DFIC。制備了CO_i7IC的單晶,其結構顯示了其主體骨架呈現(xiàn)S形,分子憑借端基的π-π相互作用相互堆積。相比較于CO_i7IC,CO_i7DFIC有著更高得EQE響應,F原子得引入... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

a.雙層異質(zhì)結b.體異質(zhì)結

電流得到明顯提升，從而使其器件效率得到提升。目前，體異質(zhì)結的器件結構被大多數(shù)研究者所使用，常見的體異質(zhì)結器件結構主要包括正式器件和反式器件。（1）正式器件：正式器件結構是最早被開發(fā)出來的，也是目前被眾多課題組所廣泛使用的一種器件結構。其結構為如圖 1.2（a）所示：陽極材料采用透明氧化銦錫（ITO）/空穴傳輸層（通常為 PETDOT:PSS）/活性層材料/陰極材料一般使用低功函的金屬如 Ca 和 Al 等。在這種器件結構中由于 PETDOT:PSS 具有酸性，能夠腐蝕 ITO，而且 Ca 和 Al 金屬容易被空氣所氧化，導致其穩(wěn)定性存在一定問題。（2）反式器件：反式器件最早是 Yang 等[9]開發(fā)出來的，目的是為了解決正式器件中穩(wěn)定性差的缺點。如圖 1.2（b）所示與正式器件相反，反式器件中空穴傳輸層一般用 MoO3而電子傳輸層用 ZnO，陽極電極一般用金屬銀。這一器件結構解決了正式器件中的不穩(wěn)定因素，而且 ZnO 相比較與 PETDOT:PSS，其光通過率要好，從而能夠促使更多的光子到達活性層中，產(chǎn)生更多的光電流，提高器件效率。

圖 1.3 工作機理示意圖光子的吸收與激子的產(chǎn)生：活性層受到光照后吸收光子，電子從 HOM躍遷至 LOMO 軌道，產(chǎn)生了激子即自由電子與空穴�；钚詫硬牧系暮穸认禂�(shù)以及活性層材料的帶隙都是決定光子吸收效率的因素。其中，活性收系數(shù)是材料本身決定的，降低活性層的帶隙意味著擴寬光譜的吸收，性層的厚度等方法能夠有效吸收更多的光子，但是隨著膜厚的增加，器的電阻也會增加，膜的缺陷也會增多。因此，想要獲得一個高效率的結合多方面的因素考慮。激子的擴散：即激子在濃度差的作用下，擴散到 D/A 界面。但是激子短，這個過程在材料受到光激發(fā)后的亞皮秒時間范圍內(nèi)發(fā)生[10]。目前，為，激子的擴散長度大概在 10 nm 左右。所以，在器件制備的過程中，的相分離最好控制在 10 nm-20 nm 之間，這樣才能更好的保證激子能夠擴散到給受體的界面處之前發(fā)生雙子分復合。激子的解離：當激子擴散到給受體界面時，在給受體能級差的作用下

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(23)



本文編號：2995966