本文關(guān)鍵詞：新型給受體型有機(jī)小分子的設(shè)計(jì)、合成以及在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用

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【摘要】：本論文的主要工作是設(shè)計(jì)合成了一系列具有窄帶隙的新型小分子給體材料并將其應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池中,主要分為以下兩部分工作:在第一部分的工作中,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列小分子給體材料,它們的基本結(jié)構(gòu)為D1-A-D2-A-D1,我們以富電子的二噻吩并引達(dá)省(IDT)為核,作為給電子基團(tuán)(D2),苯并噻二唑或氟代的苯并噻二唑?yàn)槭荏w單元,正己烷取代的連二噻吩為封端單元(D1),在此基礎(chǔ)上,我們?cè)贏-D2中間插入π橋合成了分子BIT-4F-T,大大增加了對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力,增強(qiáng)了分子間π-π堆積的作用。我們以BIT-4F-T為給體材料,PC71BM為受體材料制備了體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,在不加入任何添加劑時(shí),獲得了8.1%的高轉(zhuǎn)化效率,其中Voc=0.90 V,Jsc=12.0 mA cm-2,FF=0.76,這是在以IDT為核的小分子給體材料中,迄今為止得到的最高的光電轉(zhuǎn)換效率。在第二部分的工作中,我們合成了一系列D2-Aw-D1-As-D1-Aw-D2型給受體小分子,這兩個(gè)分子都是以缺電子的吡咯并吡咯二酮(DPP)為中心受體片段(As),苯并噻二唑或氟代的苯并噻二唑?yàn)槭荏w單元(Aw),以IDT為給體片段(D1),正己烷取代的連二噻吩為封端單元(D2)。我們主要研究了在較弱的受體片段上引入氟原子與否對(duì)材料的能級(jí)、共混膜的表面形貌、電荷遷移率、器件性能等方面的影響。相比于DPPBIT來(lái)說(shuō),DPPBIT4F有類似的紫外吸收光譜和電化學(xué)性質(zhì),但它們的短路電流和填充因子顯示出了明顯的不同,以DPPBIT4F為給體材料,PC71BM為受體材料制備了體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,與DPPBIT的低效率相比,在用二氯甲烷蒸汽退火處理的條件下,獲得了5.4%的高轉(zhuǎn)化效率,其中Jsc=10.5 mA cm-2,FF=0.69,Voc=0.74V,這部分工作成功闡述了在我們體系中,通過(guò)簡(jiǎn)單的在弱受體片段上引入氟原子,同樣可以明顯的改善膜的表面形態(tài),提高電荷遷移率,從而得到高轉(zhuǎn)化效率的太陽(yáng)能電池材料。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽(yáng)能電池 苯并噻二唑 二噻吩并引達(dá)省 吡咯并吡咯二酮 能量轉(zhuǎn)化效率
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-39
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池材料研究進(jìn)展10-12
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理12-18
• 1.3.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本原理12-14
• 1.3.2 光伏性能參數(shù)14-15
• 1.3.3 有機(jī)光伏器件的類型15-18
• 1.4 有機(jī)小分子給體的研究進(jìn)展18-28
• 1.4.1 材料設(shè)計(jì)原則與策略18-21
• 1.4.2 小分子給體材料21-28
• 1.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究總結(jié)與展望28-30
• 1.6 本論文的設(shè)計(jì)思想和研究?jī)?nèi)容30-31
• 1.7 參考文獻(xiàn)31-39
• 第二章 基于二噻吩并引達(dá)省(IDT)單元的有機(jī)小分子給體材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究39-61
• 2.1 引言39-41
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分41-49
• 2.2.1 原料與試劑41
• 2.2.2 化合物表征所用的儀器41-43
• 2.2.3 材料的合成43-49
• 2.2.3.1 中間體合成43-47
• 2.2.3.2 目標(biāo)產(chǎn)物的合成47-49
• 2.3 結(jié)果與討論49-58
• 2.3.1 材料的合成和熱失重分析49-50
• 2.3.2 光物理性質(zhì)50-52
• 2.3.3 電化學(xué)性質(zhì)52-53
• 2.3.4 分子模擬計(jì)算53-54
• 2.3.5 器件的光伏性能54-58
• 2.4 本章小結(jié)58-59
• 2.5 參考文獻(xiàn)59-61
• 第三章 基于吡咯并吡咯二酮(DPP)單元的有機(jī)小分子給體的設(shè)計(jì)合成及性能研究61-77
• 3.1 引言61-62
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分62-69
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑、測(cè)試儀器及條件62
• 3.2.2 材料的合成62-69
• 3.2.2.1 中間體的合成62-67
• 3.2.2.2 目標(biāo)產(chǎn)物的合成67-69
• 3.3 結(jié)果與討論69-75
• 3.3.1 材料的合成和熱失重分析69
• 3.3.2 光物理性質(zhì)69-70
• 3.3.3 電化學(xué)性質(zhì)70-71
• 3.3.4 器件的光伏性能71-75
• 3.4 本章小結(jié)75-76
• 3.5 參考文獻(xiàn)76-77
• 第四章 總結(jié)和展望77-78
• 附錄 本文所涉及新化合物的譜圖78-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文96-97
• 致謝97-98

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