基于苯并噻二唑、吡咯并吡咯二酮的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究.pdf

1、本論文介紹了有機(jī)小分子電子給體材料及其有機(jī)太陽能電池的研究現(xiàn)狀。為了解決有機(jī)光伏材料存在的太陽光吸收效率低和載流子遷移率低等影響太陽能電池性能的關(guān)鍵問題,開展了基于苯并噻二唑,吡咯并吡咯二酮受體(A)的供體(D)-受體(A)-供體(D)型和A-D-A型有機(jī)小分子給體材料的合成及其性能的研究。通過核磁共振氫譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜表征了這些有機(jī)小分子給體材料的分子結(jié)構(gòu);利用熱失重分析、紫外光譜、熒光光譜和循環(huán)伏安法研究了這些材料的熱穩(wěn)定、光物理和

2、電化學(xué)等性能;通過制備本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)有機(jī)太陽能電池,研究了這些有機(jī)小分子供體材料的光伏性能。研究結(jié)果表明:
　　1.以苯并噻二唑、吡咯并吡咯二酮為A單元,以芴、三苯胺和咔唑?yàn)镈單元的D-A-D型有機(jī)小分子供體材料C1-C6,都具有良好的熱穩(wěn)定性能。其中含苯并噻二唑A單元的有機(jī)小分子供體材料C1、C2和C3,以及含吡咯并吡咯二酮A單元的有機(jī)小分子供體材料C4、C5和C6分別呈現(xiàn)了相似的紫外吸收光譜和光致發(fā)光光譜;含三苯胺基團(tuán)D

3、單元的有機(jī)小分子供體材料C2和C5,具有更寬的吸收光譜和紅移的發(fā)光光譜?；诒讲⑧缍駻單元和芴D單元的有機(jī)小分子供體材料C1和基于吡咯并吡咯二酮A單元和三苯胺D單元的有機(jī)小分子供體材料C5顯示了更好的光伏性能,它們與PCBM共混的BHJ有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到了1.39％和1.18%。
　　2.以苯并噻二唑?yàn)锳單元,以芴和咔唑?yàn)镈單元的A-D-A型有機(jī)小分子光伏材料C7-C10,同樣具有良好的熱穩(wěn)定性能,以及相似的紫

4、外吸收光譜和光致發(fā)光光譜。其中,含咔唑D單元的有機(jī)小分子供體材料C7和C8具有紅移的紫外吸收光譜和光致發(fā)光光譜?；?,6-咔唑D單元的有機(jī)小分子光伏材料C8具有更好的光伏性能,它與PCBM共混的本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率為0.38%。
　　3.有機(jī)小分子供體材料中的供體單元和受體單元的連接方式,影響有機(jī)光伏材料的光伏性能。以D-A-D構(gòu)建的有機(jī)小分子供體材料的光伏性能明顯優(yōu)于以A-D-A構(gòu)建的有機(jī)小分子供體材料的光伏性能