有機(jī)光伏電池因成本低、質(zhì)輕并可實(shí)現(xiàn)柔性器件等優(yōu)勢,成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,為了滿足器件長期使用的要求,必須使用在環(huán)境中穩(wěn)定的陰極材料,例如Ag、ITO等。然而,這類陰極材料,通常具有較高功函,不利于電子抽取。因此,開發(fā)能有效提高此類器件的PCE的陰極界面材料具有重要意義。有機(jī)陰極界面材料一般具有如下特性:1)有利于環(huán)境中穩(wěn)定的陰極材料進(jìn)行電子抽取;2)阻擋激子和空穴遷移至陰極;3)避免陰極材料同活性層的直接接觸。由于有機(jī)小分子具有確定的化學(xué)結(jié)構(gòu)、高純度以及可在較低溫度通過真空蒸鍍成膜等優(yōu)點(diǎn),本論文主要以開發(fā)簡單、有效的有機(jī)小分子陰極界面材料為目的,修飾在環(huán)境中穩(wěn)定的陰極材料,改善器件性能。1)針對傳統(tǒng)的陰極界面材料2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP)和4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(Bphen)薄膜穩(wěn)定性不足的問題,我們將“(2-萘基)二苯基磷氧”基團(tuán)引入至1,10-菲啰啉單元,合成一種新型有機(jī)小分子陰極界面材料Phen-Na DPO。該材料具備諸多特點(diǎn):易合成、提純、高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(116 oC)以及電子遷移率(~10-4 cm2 V-1s-1@106 V cm-1)。紫外光電子能譜表明,Phen-Na DPO作為陰極界面材料,可大幅降低Ag、ITO、HOPG等基底的功函,有利于電子抽取,從而明顯改善有機(jī)光伏電池的性能。例如,采用Phen-Na DPO修飾的Ag、Al作為陰極的器件(ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM/CIM/cathode),分別獲得7.5%和8.56%的能量轉(zhuǎn)換效率,達(dá)到甚至超過Ca/Al(PCE=7.31%)器件的水平。2)增強(qiáng)有機(jī)小分子陰極界面材料抵御弱極性溶劑侵蝕的能力,是實(shí)現(xiàn)其在倒置有機(jī)光伏電池中應(yīng)用的關(guān)鍵之一。我們將二芳基膦氧基團(tuán)與兩性離子相結(jié)合,得到一個(gè)醇溶性的有機(jī)小分子陰極界面材料,在弱極性溶劑(例如,甲苯、氯苯等)中的溶解性小于0.1 mg m L-1。紫外吸收光譜表明,將二苯基磷氧基團(tuán)與兩性離子相結(jié)合有助于材料抵御弱極性溶劑的侵蝕。另外,還合成了應(yīng)用于OLED的電子傳輸材料Bi Na-Bi DPO,制備簡單,遷移率稍高于TPBi。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：O646.541;TM914.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 有機(jī)光伏電池的研究和發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 有機(jī)光伏電池的結(jié)構(gòu)及原理
    1.4 應(yīng)用于有機(jī)光伏電池的有機(jī)小分子陰極界面材料
        1.4.1 共軛類有機(jī)小分子陰極界面材料
        1.4.2 非共軛類有機(jī)小分子陰極界面材料
60、石墨烯類材料'>        1.4.3 C₆₀、石墨烯類材料
    1.5 本論文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新之處
第二章 基于（2-萘基）二苯基磷氧單元的中性陰極緩沖層分子型材料的設(shè)計(jì)、合成與性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 原料與試劑
        2.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器
        2.2.3 材料的合成
        2.2.4 有機(jī)光伏電池器件的制備及性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 化合物的合成與表征
        2.3.2 化合物的溶解性
        2.3.3 化合物的吸收與光致發(fā)光性質(zhì)
        2.3.4 化合物的熱力學(xué)性質(zhì)
        2.3.5 化合物在有機(jī)光伏電池器件中的應(yīng)用
    2.4 本章小結(jié)
第三章 抗弱極性溶劑侵蝕的離子型陰極界面分子型材料的設(shè)計(jì)、合成與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 原料與試劑
        3.2.2 材料的表征設(shè)備與儀器
        3.2.3 材料的合成
        3.2.4 有機(jī)光伏電池器件的制備及性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 化合物的表征
        3.3.2 化合物的吸收性質(zhì)
        3.3.3 化合物的熱力學(xué)性質(zhì)
        3.3.4 化合物的溶解性及抗弱極性溶劑侵蝕性質(zhì)測試
        3.3.5 化合物在有機(jī)光伏電池器件中的應(yīng)用
    3.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
Conclusion and Outlook
參考文獻(xiàn)
附錄 1
    1 引言
    2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1 原料與試劑
        2.2 材料的表征設(shè)備與儀器
        2.3 材料的合成
        2.4 光電子能譜（PES）測試
        2.5 真空蒸鍍型電致發(fā)光器件的制備及性能測試
    3 結(jié)果與討論
        3.1 化合物的合成與表征
        3.2 化合物的溶解性
        3.3 化合物的吸收與光致發(fā)光性質(zhì)
        3.4 化合物的熱力學(xué)性質(zhì)
        3.5 紫外光電子能譜測試化合物的能級
        3.6 單電子器件研究化合物的電子傳輸能力
        3.7 化合物在真空蒸鍍型有機(jī)發(fā)光二極管中的應(yīng)用
    4 本章小結(jié)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Film thickness effect on the performance of small molecular solar cell[J];Optoelectronics Letters;2008年05期

本文編號(hào)：2836861