小分子有機(jī)太陽能電池給體材料的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用.pdf

1、使用有機(jī)半導(dǎo)體材料代替無機(jī)材料構(gòu)成器件核心部分的有機(jī)太陽能電池正逐漸成為太陽能電池發(fā)展的一個(gè)新方向。根據(jù)材料分子量的大小，有機(jī)太陽能電池又可分為聚合物太陽能電池和小分子有機(jī)太陽能電池。相比高分子材料，小分子材料更易合成，且純凈度高、可重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)易調(diào)整。近年來，在小分子有機(jī)太陽能電池的研究中，設(shè)計(jì)開發(fā)新型給體材料一直是核心的研究內(nèi)容之一。
　　本論文引入了染料敏化太陽能電池的有機(jī)光敏染料中常用的吩噻嗪單元，設(shè)計(jì)并合成了具有D-π

2、-A結(jié)構(gòu)的化合物PTZ1和具有A-π-D-π-A結(jié)構(gòu)的化合物PTZ2。經(jīng)測試，與D-π-A結(jié)構(gòu)的PTZ1相比，具有A-π-D-π-A對稱結(jié)構(gòu)的PTZ2對于波長在400 nm-700nm范圍的太陽光有更好的吸收和轉(zhuǎn)換，并在薄膜狀態(tài)下表現(xiàn)出更好的固態(tài)堆積。分別將PTZ1和PTZ2作為給體材料與受體材料PC71BM混合，制備了反式結(jié)構(gòu)的體異質(zhì)結(jié)太陽能電池。相對基于PTZ1制備的電池，基于PTZ2制備的電池的光電轉(zhuǎn)換效率大幅提升，達(dá)到了3.25

3、％。
　　為了獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，本論文又以吩噁嗪替換了PTZ1和PTZ2中的核心單元吩噻嗪，合成了化合物POZ4和POZ6。相比以吩噻嗪為核心單元的PTZ1和PTZ2，POZ4和POZ6的紫外-可見吸收有了較大程度紅移，其在薄膜狀態(tài)的最大吸收波長分別達(dá)到了578 nm和615nm。同時(shí)，POZ4和POZ6的耐熱性也有所提升，將它們與PC71BM混合制備的活性層在90℃進(jìn)行15 min的退火處理后，制備了正式結(jié)構(gòu)的體異質(zhì)結(jié)太陽