卟啉酞菁類化合物的設(shè)計合成及其在太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、結(jié)合當(dāng)前有機(jī)太陽能電池材料和器件的研究進(jìn)展及存在的主要問題，本論文的主要工作是合成有機(jī)小分子太陽能電池材料，目的是改善酞菁銅的溶解性，拓寬其對太陽光譜的吸收范圍。制備了一種可溶性酞菁銅和首次制備了兩種寬光譜吸收的卟啉酞菁聯(lián)合體，ZnPor-O-ZnPc和ZnPor-(O-ZnPc)4。以ZnPor-(O-ZnPc)4為給體材料，詳細(xì)研究了此類材料與PCBM形成異質(zhì)結(jié)作為光功能層的器件的主要性能，研究了二者的配比和退火溫度對器件性能的影響

2、。
　　首先合成了一種可溶的酞菁衍生物，2，9，16，23-四羧基酞菁銅(CuTCPc)，實現(xiàn)了用溶液旋涂的手段來制備含酞菁的器件，并考察了CuTCPc在太陽能電池中的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，CuTCPc可以作為給體材料，也可用作修飾層材料。引入修飾層CuTCPc的器件可以看成是兩個電池的并聯(lián)，即一個雙層電池和一個混合異質(zhì)結(jié)電池的并聯(lián)。
　　其次通過四(對羥基)苯基卟啉(THPP)和4-硝基鄰苯二腈的親核反應(yīng)首次得到了四[對(3，4

3、-二氰基)苯氧基]苯基卟啉(TDPP)，然后以卟啉TDPP為原料，分別與亞酞菁和鄰苯二腈反應(yīng)，首次得到了ZnPor-O-ZnPc和ZnPor-(O-ZnPc)4。通過元素分析、質(zhì)譜、核磁、紅外光譜和紫外-可見光譜的表征，證實產(chǎn)物為目標(biāo)化合物。卟啉酞菁聯(lián)合體的吸收是卟啉和酞菁單體吸收的疊加，在300到700nm的范圍內(nèi)都有吸收。
　　最后將兩種卟啉酞菁聯(lián)合體作為給體，與PCBM混合制備了異質(zhì)結(jié)電池。和單一的卟啉及酞菁相比，以ZnPo

4、r-(O-ZnPc)4和ZnPor-O-ZnPc作為給體的器件性能提高幅度很大，其中ZnPor-(O-ZnPc)4的器件性能最好。進(jìn)一步研究得出當(dāng)ZnPor-(O-ZnPc)4和PCBM質(zhì)量比為4:1時，退火溫度為140℃，器件ITO/PEDOT：PSS/ZnPor-(O-ZnPc)4：PCBM/LiF/Al的性能最好，得到了JSC為4.68mA/cm2，Voc為0.63 V，F(xiàn)F為57.5％，η為1.58％。研究了ZnPor-(O-Z