有機(jī)共軛聚合物半導(dǎo)體作為一種新穎的高分子材料,成為光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大量新材料因其杰出的性能而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)太陽(yáng)能電池中。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比,共軛聚合物可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)對(duì)其主、側(cè)鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和修飾,調(diào)控其電光性能和結(jié)晶性能,從而獲得不同應(yīng)用領(lǐng)域的光電材料與器件。本論文的工作主要研究集中于構(gòu)建結(jié)構(gòu)新穎的稠環(huán)供電子單元、開(kāi)發(fā)電子推-拉結(jié)構(gòu)型的窄帶隙共軛聚合物,并應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池；通過(guò)考察其結(jié)構(gòu)對(duì)所得共軛結(jié)構(gòu)的光譜、能級(jí)排列、帶隙及其電池光伏性能的影響,獲得面向高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。第二章我們通過(guò)噻吩橋連強(qiáng)吸電子單元接枝高遷移率的聚[芴-并二噻吩]主鏈構(gòu)建二維窄帶隙聚合物。通過(guò)改變不同受體單元的吸電子強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)主鏈與側(cè)鏈分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng),考察結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物的帶隙、能級(jí)和光伏性能的影響。首次在前聚體PF-BT-TMS上完成了Vilsmeier-Haack醛化和Knoevenagel縮合等多步關(guān)鍵反應(yīng)的修飾�；贗TO/MoO3/PF-BTDTA:PCBM（1:3）/Al結(jié)構(gòu)的器件獲得了3.13%的PCE。相同器件結(jié)構(gòu)的PF-... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

本體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖

1.3有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池原理聚合物太陽(yáng)能電池的工作原理如圖1.2所示，主要分為激子（空穴-電子對(duì)）的產(chǎn)生、激子在D-A界面的擴(kuò)散、激子的解離和電荷的轉(zhuǎn)移與收集四個(gè)階段[14]。（1)激子（空穴-電子）的產(chǎn)生：活性層中的作為D的聚合物吸收光子后，原處于其最高已占軌道（HOMO)能級(jí)上的電子激發(fā)到其最低未占軌道(LUMO)能級(jí)上，從而產(chǎn)生激子（空穴-電子對(duì)）。（2)激子在D-A界面的擴(kuò)散：產(chǎn)生的激子（空穴-電子對(duì)）向D和A的D-A界面處擴(kuò)散。（3)激子的解離：束縛的激子在D-A界面形成一對(duì)自由載流子（空穴載流子和電子載流子），電子載流子從D的LUMO遷移至A的LUMO，空穴只保留在D的HOMO能級(jí)上。這就完成了激子的解離過(guò)程。（4)電荷的轉(zhuǎn)移與收集：在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子由受體材料擴(kuò)散至陰極并被收集，空穴通過(guò)給體材料擴(kuò)散至陽(yáng)極也被收集，在不同功函數(shù)正負(fù)電極產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)作用下富集在電極上的電荷產(chǎn)生移動(dòng)

填充因子（FF) ： ?_與f^cK和Jsc乘積的比值稱為填充因子（fill-factor, FF) (7。。X Jse表示圖1.3中兩條實(shí)線與坐標(biāo)軸圍成的藍(lán)色矩形的面積，F(xiàn)F即為藍(lán)色矩形與青色矩形的面積之比)，其計(jì)算公式（1.3)為：P 1/ X /PP _ max _ max “ max /| 3)飛"sc—廠。cX人 .光電轉(zhuǎn)化效率（PCE)：電池最大輸出功率Pmax與輸入功率Pm的比值稱為光電轉(zhuǎn)化效率（Power Conversion Efficiency, PCE)，其計(jì)算公式（1.4)為：4


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