吡咯并吡咯二酮衍生物-CdS基光伏材料及器件研究.pdf

1、本論文主要通過(guò)以受體單元吡咯并吡咯二酮(DPP)為小分子構(gòu)建單元，引入具有不同側(cè)基取代的苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩(BDT)為給體單元，引入芘作為端基，設(shè)計(jì)合成了具有一維結(jié)構(gòu)或二維結(jié)構(gòu)的五種有機(jī)小分子，并以兩種器件結(jié)構(gòu)(ITO/PFN/SmallMolecule∶PC61BM/MoO3/Ag和ITO/CdS/Small Molecule∶PC61BM/MoO3/Ag)制備成電池對(duì)小分子進(jìn)行光伏性能表征。主要內(nèi)容包括:

2、　　第二章，2，6-二(三甲基錫)-4，8-雙[（2-乙基己基）氧基]苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩和2，6-二(三甲基錫)-4，8-雙（三異丙基硅乙炔基）苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩分別與3-(5-溴-噻吩-2-基)-2，5-雙-(2-己基-癸基)-6-（5-芘-2-基-噻吩-2-基）二氫-吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮，通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了兩種具有一維結(jié)構(gòu)有機(jī)小分子，分別為BDT-OEH-2DPP

3、PY和BDT-TIPS-2DPPPY，它們的光學(xué)帶隙分別為1.55和1.52 eV，最高占有分子軌道(HOMO)能級(jí)即EHOMO分別為-5.17和-5.24 eV，最低未占有分子軌道(LUMO)能級(jí)即ELUMO分別為-3.62和-3.72 eV。PFN(聚[9，9-二辛基芴-9，9雙(N，N-二甲基胺丙基)芴]）作為電池器件電子傳輸層，BDT-OEH-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，太陽(yáng)能電池的器件能量轉(zhuǎn)換效率(PC較高，

4、為1.30％，其開(kāi)路電壓(VOC)為0.74 V，短路電流密度(JSC）為4.21 mA/cm2，填充因子(FF)為42％; BDT-TIPS-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，太陽(yáng)能電池的器件效率較高，為0.66％，其VOC為0.78 V，JSC為1.19 mA/cm2，F(xiàn)F為71.19％。CdS作為電子傳輸層，光學(xué)活性層BDT-OEH-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，器件的VOC為0.7V，JSC為2.68

5、 mA/cm2，F(xiàn)F為58％，PCE為1.11％;光學(xué)活性層BDT-TIPS-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，器件的VOC為0.78 V，JSC為0.78 mA/cm2，F(xiàn)F為58％, PCE為0.5％。
　　第三章，2，6-二(三甲基錫)-4，8-雙（4，5-二辛基-噻吩-2-基）苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩和2，6-二(三甲基錫)-4，8-雙(5-辛硫基-噻吩-2-基)苯并[1，2-b∶4，5-b']二

6、噻吩分別與3-(5-溴-噻吩-2-基)-2，5-雙-(2-己基-癸基)-6-（5-芘-2-基-噻吩-2-基）二氫-吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了兩種具有二維結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子，分別為BDT-T-2DPPPY和BDT-TS-2DPPPY，它們的光學(xué)帶隙分別為1.54和1.52 eV，EHOMO分別為-5.23和-5.18 eV，ELUMO分別為-3.69和-3.66 eV。PFN作電子傳輸層，BDT-T

7、-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶2時(shí)，太陽(yáng)能電池的器件效率相對(duì)較高，為0.60％，其VOC為0.72 V，JSC為1.67 mA/cm2，F(xiàn)F為50.30％; BDT-TS-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶2(+3％CN)時(shí)，太陽(yáng)能電池的器件效率相對(duì)較高，為0.38％，其VOC為0.69 V，JSC為0.82 mA/cm2，F(xiàn)F為67.5％。CdS作為電子傳輸層，光學(xué)活性層BDT-T-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比

8、1∶1時(shí)，器件的VOC為0.68 V，JSC為1.67 mA/cm2，F(xiàn)F為42％，PCE為0.48％; BDT-TS-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，器件的VOC為0.73 V，JSC為1.85 mA/cm2，F(xiàn)F為58％，PCE為0.78％。
　　第四章，2，7-雙(三甲錫基)-5，10-雙（4，5-二癸基噻吩-2-基）二噻并[2，3-d∶2'，3'-d']苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩與3-(5-溴-噻

9、吩-2-基)-2，5-雙-(2-己基-癸基)-6-（5-芘-2-基-噻吩-2-基）二氫-吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了具有更大共軛面積和更長(zhǎng)共軛長(zhǎng)度的小分子DTBDT-T-2DPPPY，它的光學(xué)帶隙為1.6 eV，EHOMO為-5.18 eV，ELUMO為-3.58 eV。PFN作電子傳輸層，DTBDT-T-2DPPPY∶PC61BM的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，太陽(yáng)能電池的器件效率較高，為0.81％，其VO