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《曲阜师范大学》 2014年
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A-D-A型有机小分子太阳能电池材料的设计、合成及其性能表征

牛志晓  
【摘要】:有机太阳能电池与无机太阳能电池相比具有原材料来源广泛、制备工艺简单、可设计性强、柔性可折叠等优点,近年来成为研究的热点。有机小分子太阳能电池材料具有结构单一、重复性好、易于提纯等优势,越来越受到研究者们的关注。目前,给电子基团-吸电子基团(D-A)共轭结构有机光伏材料是研究最广泛的有机光伏材料,这种结构能够减小分子的禁带宽度从而扩大分子吸收范围。 在本论文中,我们从基本的分子工程学角度出发,设计合成了两个系列的溶液可加工的新型小分子光伏材料,研究了材料的分子结构与纳米结构及器件性能之间的关系,主要工作包括有机小分子给体材料和有机小分子受体材料两部分: 1.小分子给体材料,本部分工作选择有良好共平面的性的苯并二噻吩(BDT)作为给电子单元和具有较强吸光能力的吡咯并吡咯二酮(DPP)染料作为吸电子单元,在上述两个单元之间插入一个3-己基噻吩(T)单元来增强分子的溶解性,最后得到一个A-D-A型分子,BDT(TDPP)2。通过器件优化,采用氯仿(CHCl3)并添加1,8-二碘辛烷(DIO)(0.2%v/v)作为加工溶剂,PC71BM作为受体,得到3.90%的效率,通过调节DIO的比例,调控分子在活性层的自组装聚集,诱导产生合适的相分离尺寸(20nm左右),形成有利于激子传输和分离的连续互穿的网状结构,从而提高了短路电流Jsc,最终提高了器件性能。 2.小分子受体材料,基于BDT单元和4-溴-1,8-萘二酰亚胺(NPI)单元,将BDT和NPI偶联,并分别用2-乙基己基(EH)、甲氧乙基(MEO)和3-丙胺酸甲酯取代胺基上的氢,形成了三个不同末端基团的A-D-A型受体分子,BDT(HNDI-EH)2、BDT(HNDI-OME)2和BDT(HNDICOME)2。这个工作主要研究了吸电子能力和给电子能力的末端基团不同的聚集能力对活性层纳米相尺寸的影响,进一步影响了器件的填充因子(FF)和短路电流(Jsc),对新型有机太阳能电池材料的设计和合成具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4;O621.3

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