【摘要】：有機(jī)小分子光伏給體材料因?yàn)榫哂泻铣珊唵巍⒔Y(jié)構(gòu)易修飾、原料來源范圍廣,器件制作工藝簡單、成本低廉、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),近年來吸引了大量研究者,也取得了令人矚目的成就。而卟啉因具有較大的18電子共軛體系、較好的平面性、較好的穩(wěn)定性和較高的空穴遷移率,已成為構(gòu)建給體光伏材料的極具前景的結(jié)構(gòu)單元。本論文選用卟啉作為給電子單元(D),吡咯并吡咯二酮作為吸電子單元(A),設(shè)計(jì)合成了六種基于卟啉的小分子給體材料。通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算和含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT)計(jì)算對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,獲得了分子的電子云分布,并且得到了分子的理論能級和紫外-可見(UV-vis)吸收光譜。此外,分子的UV-vis吸收光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電化學(xué)性質(zhì)分別利用分光光度計(jì)和循環(huán)伏安法進(jìn)行了測試。最終將合成的給體材料與受體材料PC_(61)BM共混制作成本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池((BHJ-OSCs)器件,通過測試研究了所合成材料的光伏性能。本論文研究表明,對稱的卟啉小分子上不同電負(fù)性的基團(tuán)的引入不僅增加了分子的相對分子質(zhì)量,而且還降低了材料的溶解性,因此不適合作為給體材料。不對稱的卟啉類給體材料的設(shè)計(jì)很大程度上降低了相對分子質(zhì)量,獲得了較好的溶解性,因此這幾種不對稱的材料適合作為給體材料用來制作有機(jī)小分子太陽能電池。另外,在吸電子單元的末端引入不同電負(fù)性的基團(tuán)對材料的光吸收性質(zhì)和能級都有很明顯的影響,進(jìn)而影響材料的光伏性能。以ZnPTDPPCN做為給體材料的電池在不加入任何添加劑的條件下表現(xiàn)出4.26%的高效率,填充因子也達(dá)到了0.43;以ZnPTDPPO做為給體材料的電池在不加入任何添加劑的條件下也獲得了4.24%的高轉(zhuǎn)化效率,同時(shí)其短路電流密度達(dá)到了15.54 mA·cm~(-2)。本論文所采用的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想為卟啉類有機(jī)小分子光伏材料的分子設(shè)計(jì)提供了重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O621.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;光伏材料需求將長期兩位數(shù)增長[J];粘接;2011年07期

2 李峰;;2012年光伏材料市場年均增速高達(dá)43.6%[J];功能材料信息;2010年Z1期

3 杜娟;廖每雯;;太陽能光伏材料的循環(huán)利用[J];科技傳播;2016年08期

4 陳艷麗;陳衛(wèi)東;胡中愛;;太陽能光伏材料的研究進(jìn)展[J];化工科技;2015年03期

5 童昕;王蔚;李沫;;太陽能光伏材料的循環(huán)利用[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2015年S1期

6 ;美國科學(xué)家研制出體光伏材料[J];功能材料信息;2014年01期

7 鄧遲;;光伏材料專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程體系建設(shè)[J];廣西教育;2012年19期

8 ;全球光伏材料市場分析[J];中國科技財(cái)富;2011年03期

9 孫盼盼;戴雷;黃妞;孫小華;;“光伏材料與器件檢測技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J];課程教育研究;2016年05期

10 ;河南大學(xué)物理與電子學(xué)院——河南省光伏材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J];河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 周二軍;;N型聚合物及小分子光伏材料的設(shè)計(jì)合成（英文）[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第二十二分會：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

2 張婧;楊溢;何暢;何有軍;趙光金;李永舫;;以三苯胺為核、苯并噻二唑-7-(4-己基噻吩)為臂溶液可加工星型有機(jī)分子光伏材料的制備[A];全國第八屆有機(jī)固體電子過程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

3 凡群平;宿文燕;國霞;郭冰;張茂杰;李永舫;;一種高效聚噻吩衍生物光伏材料的合成與表征[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第二十二分會：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

4 張茂杰;李永舫;;高效寬帶隙聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)與合成[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第二十二分會：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

5 黨東鋒;周佩;王瓊;肖曼君;譚華;朱衛(wèi)國;;基于咔唑末端和三苯胺核的星型小分子光伏材料的合成及其性能研究[A];第二屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2015年

6 王艷榮;徐慎剛;張捷;曹少魁;;新型可溶性含金屬聚酰亞胺光伏材料的合成與表征[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

7 馮春寶;聶錦蘭;;氧與無機(jī)光伏材料晶界的相互作用[A];第四屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2017年

8 張少青;葉龍;侯劍輝;;兩維共軛結(jié)構(gòu)在吡咯并吡咯體系聚合物光伏材料中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第25分會：有機(jī)光伏[C];2014年

9 田文晶;;聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)合成與器件優(yōu)化[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2012年

10 李永舫;;高效共軛聚合物光伏材料的支鏈工程[A];2015年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題H 能源高分子[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 于南;光伏材料價(jià)格止跌企穩(wěn) 龍頭企業(yè)多舉措“御寒”[N];證券日報(bào);2018年

2 本報(bào)記者 于南;1.5億美元成功收購美國光伏材料鼻祖SunEdison 保利協(xié)鑫完善硅烷流化床 布局高效N型單晶[N];證券日報(bào);2017年

3 本報(bào)記者 李曉輝;2012年 光伏材料市場規(guī)模將達(dá)32億美元[N];中國證券報(bào);2010年

4 記者 謝運(yùn)和;河南億盛年產(chǎn)5萬噸光伏材料項(xiàng)目開工[N];平頂山日報(bào);2010年

5 王昕;光伏材料需求將長期兩位數(shù)增長[N];中國化工報(bào);2011年

6 通訊員 段同剛　王麗英 記者 蔡計(jì)鎖;晶龍光伏材料實(shí)驗(yàn)室獲國家授牌[N];河北日報(bào);2011年

7 本報(bào)記者 徐巖;各國賽跑光伏材料市場[N];中國化工報(bào);2010年

8 王昕;光伏材料公司力求變中智勝[N];中國化工報(bào);2010年

9 劉霞;美科學(xué)家研制出體光伏材料[N];科技日報(bào);2013年

10 記者 伍華余;總投資42億元的碳化硅及光伏材料項(xiàng)目落戶霍市[N];通遼日報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊東問;鈣鈦礦型光伏材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)與物性研究[D];吉林大學(xué);2018年

2 王奇;兩類典型聚合物光伏材料的主鏈與側(cè)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及器件優(yōu)化[D];北京科技大學(xué);2017年

3 祝向偉;含擴(kuò)展苯并二噻吩結(jié)構(gòu)單元的新型給體光伏材料的研究[D];清華大學(xué);2015年

4 陳哲生;銅鋅錫硒光伏材料及硒化銦/二硫化鉬二維異質(zhì)結(jié)光電材料的研究[D];蘭州大學(xué);2016年

5 劉海路;基于苯并二噻吩及苯并三噻吩的光伏材料合成和性能研究[D];湘潭大學(xué);2017年

6 馮春寶;無機(jī)光伏材料缺陷的第一性原理研究[D];電子科技大學(xué);2013年

7 陳建華;D-A型有機(jī)小分子光伏材料的合成及其結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究[D];湘潭大學(xué);2016年

8 王麗維;共軛聚合物光伏材料的設(shè)計(jì)合成及其光伏器件的制備與優(yōu)化[D];北京化工大學(xué);2016年

9 王艷榮;可溶性含釕配合物和空穴傳輸基團(tuán)聚酰亞胺光伏材料的合成與表征[D];鄭州大學(xué);2011年

10 廖俊旭;新型BODIPY衍生物小分子光伏材料的合成及其性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 程飛躍;基于卟啉的有機(jī)小分子光伏材料的合成與性質(zhì)[D];大連理工大學(xué);2018年

2 阮召崧;飛秒脈沖激光制備硅基納米結(jié)構(gòu)光伏材料的研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 段雄偉;基于蒽及其衍生物的線型小分子光伏材料的合成及性能研究[D];湘潭大學(xué);2016年

4 謝麗欣;新型富勒烯受體光伏材料的合成及光伏性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 馮海芬;基于吡咯并吡咯二酮的小分子光伏材料的設(shè)計(jì)合成[D];杭州師范大學(xué);2013年

6 張雙雙;基于苯駢三氮唑有機(jī)小分子光伏材料的合成與性質(zhì)[D];大連理工大學(xué);2014年

7 陳達(dá);基于應(yīng)變與摻雜設(shè)計(jì)高效光伏材料[D];蘇州科技大學(xué);2017年

8 謝寶;非富勒烯小分子受體光伏材料的合成與性質(zhì)[D];大連理工大學(xué);2017年

9 賴衍幫;基于吡咯并吡咯二酮和噻吩[3,4-c]并吡咯烷二酮的光伏材料的合成及性能研究[D];上海大學(xué);2015年

10 梁春杰;納米光伏材料的制備及光電性能研究[D];廣西大學(xué);2013年

，

本文編號：2661936