含噻唑和吲哚基團(tuán)的有機(jī)光伏材料的合成及性能研究.pdf

1、能源問題是人類當(dāng)前面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。隨著化石能源的日益枯竭，新型可再生清潔能源的開發(fā)是科學(xué)工作者研究的重點(diǎn)。其中，有機(jī)太陽能電池（OSCs）作為一類低成本、清潔的可再生能源的利用方式，已經(jīng)成為時(shí)下科研和工業(yè)領(lǐng)域共同研究的熱點(diǎn)。目前，面臨的最大問題是有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率還沒辦法滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。在這個(gè)背景下，我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了三類共七種有機(jī)太陽能電池材料，采用核磁共振、紅外光譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜等測(cè)試方法對(duì)所合成的化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征

2、。并對(duì)這些材料的光物理、電化學(xué)和光伏性能進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)主鏈含有苯并二噻吩和噻唑，側(cè)鏈為苯并噻二唑并二噻吩（DTBT）及其衍生物(DTffBT)的聚合物(PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT)，并對(duì)其光物理、電化學(xué)和光伏性能做了測(cè)試。兩個(gè)聚合物(PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT)都具有相當(dāng)?shù)偷腍OMO能級(jí)，分別是-5.58 eV和-5.59 eV。應(yīng)用到本體異質(zhì)結(jié)太陽

3、能電池中，使用PC61BM作為電子受體時(shí)，PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT得到的光電轉(zhuǎn)換效率分別是2.63％和3.75%。使用PC71BM作為受體時(shí)，PT-Tz-DTffBT的正向器件和反向器件得到的效率分別是3.65%和4.42%。
　　2.設(shè)計(jì)并合成了兩種含三苯胺和吲哚的D-D-π-A型有機(jī)染料（SD1和SD2）。并將其應(yīng)用到染料敏化太陽能電池（DSSCs）當(dāng)中。還首次將SCN基團(tuán)引入到純有機(jī)染料(SD2)中，并

4、研究了這個(gè)基團(tuán)對(duì)其光物理，電化學(xué)和光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)基團(tuán)的引入，使該染料的光伏性能得到了加強(qiáng)。在AM1.5的模擬太陽光照下，基于SD2的電池獲得了6.74%的能量轉(zhuǎn)換效率，而沒有SCN基團(tuán)的SD1的效率僅有5.53%。
　　3．設(shè)計(jì)并合成了三個(gè)D-π-A型的有機(jī)染料分子(LD1、LD2和LD3)。并應(yīng)用到了染料敏化太陽能電池中。研究了分子中的噻吩支鏈結(jié)構(gòu)的不同對(duì)其性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，支鏈為共軛結(jié)構(gòu)的分子光電轉(zhuǎn)換效率更