本文關(guān)鍵詞：基于引達省的小分子太陽能電池給體材料的設計、合成與光伏性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文設計并合成了一系列新型有機太陽能電池給體材料,并且研究了它們的熱穩(wěn)定性、光物理性質(zhì)、能級以及器件的光伏性能等。在第一部分的工作中,我們設計并合成了一系列基于以引達省(IDT)為給電子單元,雙氟代苯并噻二唑(BT2F)為缺電子單元,并以不同橋連片段封端的D1-A-π-D2-π-A-D1型四氟取代的有機太陽能小分子給體材料。通過實驗發(fā)現(xiàn)以噻吩、硒吩、并噻吩為橋的BIT4FTh、BIT4FSe、BIT4FTT的器件效率比以呋喃和聯(lián)噻吩為共軛橋的BIT4FFu和BIT4FDT的效率要高,并且以BIT4FTh制備的太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)值達到了8.5%,其中開路電壓Voc=0.90 V,短路電流Jsc=12.70 mA cm-2,填充因子FF=0.75,該效率是目前為止基于雙氟代苯并噻二唑單元的單體異質(zhì)結(jié)有機小分子太陽能電池中效率最高的,這主要得益于它直線型的分子結(jié)構(gòu)、較窄的帶隙以及較好的共混膜形貌。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)改變π共軛橋可以使得分子的構(gòu)象從“之”字形變?yōu)橹本�型,此外通過溶劑處理可以增加分子之間的作用力,這兩種方法的結(jié)合可以更有效地制備高性能的有機太陽能電池器件。在第二部分的工作中,我們合成了一系列D2-A-D1-A-D1-A-D2型小分子給體材料,這些分子都是用己基聯(lián)二噻吩作為封端基團,將給電子單元(引達省即D1),缺電子單元(雙氟苯并噻二唑即A),分別以噻吩和硒吩作為共軛橋連接所形成的寡聚物。通過調(diào)整硒吩橋和噻吩橋的位置來探究這三個化合物的光物理性質(zhì)、電化學性質(zhì)、能級、器件性能以研究在寡聚物中特別是在同分異構(gòu)體中,不同構(gòu)筑單元的排列順序?qū)Ψ肿庸夥阅艿挠绊憽Ｔ谝訠IT6FThSe為給體材料,PC71BM為受體材料制備的體異質(zhì)結(jié)太陽能電池在經(jīng)過退火處理后的效率為6.5%,但是通過改變分子內(nèi)橋片段的順序,BIT6FSeTh制備的體異質(zhì)結(jié)太陽能電池在經(jīng)過退火處理條件優(yōu)化以后,效率高達8.4%,這部分工作說明在我們的體系中,通過改變分子骨架片段中構(gòu)筑單元的排列順序,可以制備高效的有機太陽能電池器件。
【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 二噻吩并引達省 苯并噻二唑 能量轉(zhuǎn)化效率
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4;O626
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 引言10
• 1.2 有機太陽能電池材料研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 有機太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理11-15
• 1.3.1 有機太陽能電池的結(jié)構(gòu)和制備11-14
• 1.3.2 光伏性能參數(shù)14-15
• 1.4 有機小分子給體的研究進展15-24
• 1.4.1 材料設計原則與策略15-17
• 1.4.2 小分子給體材料17-24
• 1.5 有機太陽能電池的研究總結(jié)與展望24-25
• 1.6 本論文的設計思想和研究內(nèi)容25
• 1.7 參考文獻25-29
• 第二章 基于引達省(IDT)和苯并噻二唑單元的寬帶隙小分子給體材料的合成與性質(zhì)研究29-50
• 2.1 引言29-31
• 2.2 實驗部分31-41
• 2.2.1 原料與試劑31-32
• 2.2.2 化合物表征所用的儀器32
• 2.2.3 材料的合成32-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-47
• 2.3.1 材料的合成和熱性質(zhì)41-42
• 2.3.2 光物理性質(zhì)42-44
• 2.3.3 電化學性質(zhì)44-45
• 2.3.4 器件的光伏性能45-47
• 2.4 本章小結(jié)47-48
• 2.5 參考文獻48-50
• 第三章 基于引達省(IDT)構(gòu)筑單元的寡聚物太陽能電池給體材料的設計合成及性能研究50-69
• 3.1 引言50-51
• 3.2 實驗部分51-61
• 3.2.1 實驗試劑、測試儀器及條件51-52
• 3.2.2 分子的合成52-61
• 3.2.2.1 中間體的合成52-61
• 3.3 結(jié)果與討論61-67
• 3.3.1 材料的合成和熱性質(zhì)61-62
• 3.3.2 光物理性質(zhì)62-63
• 3.3.3 電化學性質(zhì)63-64
• 3.3.4 器件的光伏性能64-67
• 3.4 本章小結(jié)67
• 3.5 參考文獻67-69
• 第四章 總結(jié)和展望69-70
• 附錄 本文所涉及新化合物的譜圖70-96
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文96-97
• 致謝97

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本文編號：404610