新型小分子給體和醇溶性電子材料的合成及在太陽能電池中的應用.pdf

1、有機太陽能電池以其原料易得，廉價，制備工藝簡單，環(huán)境穩(wěn)定性高，可折疊，有良好的光伏效應等優(yōu)點，日益被人們所重視。
　　有機太陽能電池分為有機聚合物太陽能電池和有機小分子太陽能電池。聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量不確定，并且純化相對困難，使得材料的電學特性難以精確控制，進而影響器件的穩(wěn)定性。與聚合物相比，小分子具有確定的分子結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量，并且容易提純，作為電池活性層給體材料更易確保器件的穩(wěn)定性。鑒于小分子給體材料的優(yōu)越性，我們設計并且

2、合成了兩組小分子太陽能電池材料DEBT,TBBT;TBDEH,TBDDE，并且基于這些材料實現(xiàn)了良好的太陽能電池效率。
　　在太陽能電池中，光敏層和電極之間的界面接觸是影響太陽能電池效率的一個關(guān)鍵因素。通常情況下，可使用低功函的金屬，如 Ba、Ca、Mg等提高電子的注入，但這些元素對水、氧特別敏感，環(huán)境穩(wěn)定性差。因而，利用陰極界面材料提高在環(huán)境中較為穩(wěn)定的金屬，如 Al、Ag、Au等的電子注入性能，顯得尤為重要。目前，研究較多的陰

3、極界面材料包括純粹的無機鹽、共軛聚合物電解質(zhì)和一些非離子型的小分子化合物、聚合物。本文的研究聚焦于新型醇溶性小分子電子注入/傳輸材料的合成、表征及其在電池器件中的性能分析。
　　首先，通過化學修飾BCP合成了小分子電子傳輸材料DPPA。BCP作為高效的電子傳輸材料在OLED上已經(jīng)被廣泛應用。但是由于BCP在常見的極性溶劑（如甲醇，乙醇，乙腈，DMF等）中的溶解度不好，所以當使用BCP作為電子傳輸層時，器件制作采用的是真空蒸鍍的方式

4、。本研究中通過使用羧基取代BCP上的甲基，提高了分子在極性溶劑中的溶解度（甲醇中可以達到2mg/ml），使得器件的制作可以通過全旋涂的方式完成。在太陽能電池器件中，DPPA既可以單獨作為電子傳輸層使用，也可以修飾ZnO二者共同作為電子傳輸層使用。當DPPA修飾ZnO二者共同作為電子傳輸層使用時效率可以達到3.55%，比單獨使用ZnO作為電子傳輸層時的效率3.25%提高接近10%，當僅用 DPPA作為電子傳輸層使用時效率達到3.46%。比

5、ZnO單層電子傳輸層的效率3.25%提高接近7%。由此證明DPPA是很好的電子傳輸材料。
　　與此同時我們又設計合成了一系列的線性醇溶性小分子電解質(zhì)電子傳輸材料，命名為 TFNO, TFBR, BFPT。當這些小分子作為電子傳輸層使用時太陽能電池效率都比沒有用電子傳輸層時有很大的提高，最高效率可以達到3.16%。
　　實驗的結(jié)果表明本研究論文中設計合成的DPPA, TFNO, TFBR, BFPT是很有潛力的小分子電子傳輸材