【摘要】：有機太陽能電池具有質(zhì)輕價廉,可制備大面積柔性設(shè)備等特點,使其具有較大的應(yīng)用潛力。但其離商業(yè)化仍然還有許多工作要做,在當前能源緊缺的環(huán)境下,加快基于有機太陽能電池的材料開發(fā)勢在必行。本文綜述了應(yīng)用于有機太陽能電池的非富勒烯受體材料以及發(fā)展現(xiàn)狀,設(shè)計并合成了一個具有三維結(jié)構(gòu)的傒酰亞胺類寬帶隙受體材料:BP-PDI_4,以及含吡喃環(huán)的窄帶隙受體材料:PTIC。通過聯(lián)苯核將四個體積較大的傒酰亞胺單元連接在一起,由于位阻使得該小分子呈現(xiàn)3D構(gòu)型,從而抑制其在固態(tài)的聚集。通過在IDT給體核內(nèi)引入氧原子,使其擁有更強的給電子能力,從而使得該ADA結(jié)構(gòu)的小分子吸收光譜得到拓寬和紅移。此外,對兩個系列的受體材料的光電性質(zhì)與器件性能了表征:(1)通過對比BP-PDI_4與傒酰亞胺單體的吸收光譜,可以發(fā)現(xiàn)BP-PDI_4的聚集程度遠小于PDI單體,說明構(gòu)建具有3D結(jié)構(gòu)的小分子是一種抑制傒酰亞胺受體聚集的有效方法。將BP-PDI_4與PTB7-Th或PBDTTT-C-T共混可以得到形貌均勻的共混膜,制備有機太陽能電池器件,得到最高2.95%的光電轉(zhuǎn)化效率。(2)IDT給體核中插入氧原子得到新的含吡喃環(huán)的給體核PDT,可以提升給體核的給電子能力,加強ADA構(gòu)型的受體材料的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng),使吸收光譜紅移,提升HOMO能級,減小帶隙,拓寬吸收光譜。將基于PDT核的受體小分子PTIC與聚合物給體PBDB-T共混制備有機太陽能電池器件,得到最高7.66%的光電轉(zhuǎn)化效率。
【圖文】：

酰亞胺的小分子受體具有大的共軛結(jié)構(gòu)，較高的電子遷移率，良重要的是，它易于化學(xué)修飾，因此易于調(diào)節(jié)的聚集行為[20-22]。然而，在有機太陽能電池領(lǐng)烯材料。這是由于在強的 π π 堆積作用下，很容易在 BHJ 活性層中聚集。盡管這種聚集有利于電荷傳輸，但是這種微米級的晶體結(jié)，限制了電荷在給/受體界面的分離。由于激，適度的相分離對器件的效率有至關(guān)重要的作原子，激態(tài)原子會捕獲激子，從而降低激子問題，通常需要破壞 PDI 分子的平面性來抑

而 PDI 接上一些較大的芳香族基團如苯并二噻吩單元后，由于位阻效應(yīng)，芳香取代基和傒核之間會有一個較大的二面角，從而產(chǎn)生一個扭曲的分子，抑制小分子在活性層的聚集。O-PDI-O、B-PDI-O、B-PDI-B小分子中，，PDI 單元自身的二面角（兩個萘平面之間的二面角）依次增大：14°、20°、21°，PDI 單元和取代基單元之間的二面角也依次增大，B-PDI-O中這個二面角為 53°，B-PDI-B 中二面角為 75°。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

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