【摘要】：本論文以三苯胺(DPTA)為給電子單元(D),繞丹寧(RD)為得電子單元(A),保持這兩種結(jié)構(gòu)單元不變,引入不同類型的共軛π-橋,合成了一系列D-π-A型有機(jī)小分子給體材料,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/Small Molecule:PC_(61)BM(或PC_(71)BM)/MoO_3/Ag的倒置太陽(yáng)能電池器件,并對(duì)器件的光伏性能進(jìn)行了表征,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析相結(jié)合,指出以D-π-A型模塊構(gòu)建的給體分子與光伏器件性能之間的構(gòu)效關(guān)系,主要內(nèi)容如下:第二章,在DPTA與RD單元之間引入一個(gè)噻吩基團(tuán)、兩個(gè)噻吩基團(tuán)和三個(gè)噻吩基團(tuán)分別作為共軛π-橋,設(shè)計(jì)合成了三種有機(jī)小分子給體材料1T、2T和3T。有機(jī)小分子1T,其E_g為2.06 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-5.13 eV/-3.07 eV,通過(guò)理論計(jì)算得到其分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)態(tài)激子束縛能(E_b)為0.32 eV,當(dāng)光活性層1T:PC_(71)BM的質(zhì)量比為1:3時(shí),測(cè)得太陽(yáng)能電池器件的PCE值為1.21%,V_(OC)為0.73 V,J_(SC)為4.48 m A·cm~(-2),FF為37.22%;有機(jī)小分子2T,其E_g為1.93 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-5.07 eV/-3.14 eV,E_b為0.29eV,當(dāng)光活性層2T:PC_(71)BM的質(zhì)量比為1:3時(shí),測(cè)得器件PCE為1.57%,V_(OC)、J_(SC)和FF分別為0.69 V、5.54 mA·cm~(-2)、41.09%;有機(jī)小分子3T,其E_g為1.85 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-5.05 eV/-3.20 eV,E_b為0.33 eV,當(dāng)光活性層3T:PC_(71)BM的質(zhì)量比為1:3時(shí),測(cè)得器件PCE為0.98%,V_(OC)為0.62 V,J_(SC)為3.82 mA·cm~(-2),FF為41.72%。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)在分子中引入兩個(gè)噻吩基團(tuán)作為π-橋時(shí),對(duì)于分子內(nèi)激子的分離最有利,分子的性能最優(yōu)。第三章,在DPTA與RD單元之間同時(shí)引入噻并[3,2-b]噻吩(TT)基團(tuán)和噻吩(T)基團(tuán),使其左右位置相互交換作為共軛π-橋,得到兩種共軛π-橋基團(tuán)TT-T和T-TT,設(shè)計(jì)合成了兩種有機(jī)小分子給體材料T-RD和TT-RD,測(cè)得其E_g分別為1.92 eV和1.88 eV,E_(HOMO)分別為-5.26 eV和-5.19 eV,E_(LUMO)分別為-3.34 eV和-3.31 eV,E_b分別為0.33 eV和0.32eV。當(dāng)光活性層T-RD:PC_(71)BM的質(zhì)量比為1:3時(shí),測(cè)得太陽(yáng)能電池器件PCE值為1.40%,V_(OC)、J_(SC)、FF分別為0.72 V、5.01 m A·cm~(-2)、38.83%;當(dāng)光活性層TT-RD:PC_(61)BM的質(zhì)量比為1:3時(shí),測(cè)得太陽(yáng)能電池器件PCE值為1.70%,V_(OC)為0.63 V,J_(SC)為6.36 mA·cm~(-2),FF為41.96%。對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)具有較大共軛面的TT基團(tuán)與拉電子單元更近時(shí),分子的光伏性能較優(yōu)。第四章,分別在DPTA與RD單元之間引入碳碳單鍵、噻吩基團(tuán)(T)和炔基(A),設(shè)計(jì)合成了三種具有不同電子結(jié)構(gòu)π-橋的有機(jī)小分子DPR、TDPR和ADPR。有機(jī)小分子DPR,E_g為1.63 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-4.99 eV/-3.36 eV,E_b為0.20 eV,當(dāng)光活性層DPR:PC_(61)BM的質(zhì)量比為1:2時(shí),測(cè)得器件的PCE值為1.07%,V_(OC)為0.72 V,J_(SC)為4.51m A·cm~(-2),FF為32.81%;有機(jī)小分子TDPR,其E_g為1.58 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-5.01eV/-3.34 eV,E_b為0.17 eV,當(dāng)光活性層TDPR:PC_(61)BM的質(zhì)量比為1:2時(shí),測(cè)得太陽(yáng)能電池器件的PCE值為1.29%,V_(OC)為0.72 V,J_(SC)為5.24 mA·cm~(-2),FF為34.13%;有機(jī)小分子ADPR,其E_g為1.67 eV,E_(HOMO)/E_(LUMO)為-5.09 eV/-3.42 eV,E_b為0.18 eV,當(dāng)光活性層ADPR:PC_(61)BM的質(zhì)量比為1:1.5時(shí),測(cè)得太陽(yáng)能電池器件的PCE值為1.20%,V_(OC)為0.75 V,J_(SC)為4.81 mA·cm~(-2),FF為33.25%。對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)在分子中引入噻吩基團(tuán)作為共軛π-橋時(shí),分子的光伏性能相對(duì)較優(yōu)。第五章,在DPTA與RD單元之間分別引入蒽(A)和聯(lián)蒽(BA),設(shè)計(jì)合成了兩種有機(jī)小分子給體材料AR和BAR,測(cè)得其E_g分別為2.51 eV和2.52 eV,E_(HOMO)分別為-5.15eV和-5.12 eV,E_(LUMO)分別為-2.64 eV和-2.60 eV�；趦蓚�(gè)小分子AR和BAR的光伏器件性能有待進(jìn)一步研究。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O626
【圖文】：

-繞丹寧類小分子給體材料的合成及其構(gòu)效極、陽(yáng)極修飾層，光敏層、陰極陽(yáng)能電池分為兩類：?jiǎn)钨|(zhì)結(jié)有機(jī)異質(zhì)結(jié)、疊層結(jié)構(gòu))。機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)為說(shuō)，其內(nèi)建電場(chǎng)源于兩個(gè)電極的壘。這種器件結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，大，所以電池的光電轉(zhuǎn)換效率較低

所以電池的光電轉(zhuǎn)換效率較低1.1 單質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)示意有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)料進(jìn)行合理的選擇，給體材料和受進(jìn)而提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率[31]給受體界面處，電荷分離被限制，所以目前此類電池的光電轉(zhuǎn)換

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本文編號(hào)：2735096