基于喹喔啉衍生物的有機小分子光伏材料的研究.pdf

1、因為小分子光伏材料的制備與提純比較容易，而且屬于環(huán)境友好型光伏材料，因此與其他材料相比，小分子材料更具優(yōu)勢。最新報道的有機小分子給體材料光伏電池的效率已經(jīng)突破10％的大關(guān)。這為小分子類光伏電池在將來實現(xiàn)商業(yè)和市場化提供了可能。
　　本論文設(shè)計并合成了基于三種喹喔啉衍生物的8種有機小分子光伏給體材料。喹喔啉單體是一個吸電子單元(A)，喹喔啉具有獨特的結(jié)構(gòu)，容易被修飾，在引入氟原子后，喹喔啉單元的吸電子能力增強。以三苯胺(TPA)作為

2、給電子體單元(D)，并分別引入單鍵、雙鍵、三鍵、氰基乙烯基作為π橋鍵，與帶有不同數(shù)目氟原子的喹喔啉偶聯(lián)，構(gòu)成了本文所設(shè)計的D-A-D型光伏給體材料。
　　本論文用核磁共振和高分辯質(zhì)譜對設(shè)計的8個D-A-D型材料進行結(jié)構(gòu)表征，通過GaussView09對材料進行密度泛函數(shù)理論計算，確定8個材料的能級能夠分別與本實驗室使用的PC61BM（受體材料）的能級相匹配。并且分別對材料進行了紫外-可見吸收的測試，循環(huán)伏安法測試和器件測試來獲得材

3、料光學(xué)性質(zhì)，電化學(xué)性質(zhì)和光電數(shù)據(jù)。
　　通過對8個目標(biāo)材料測定的數(shù)據(jù)結(jié)果的分析得出以下結(jié)論:(Ⅰ)將氟原子引入材料后，氟原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)明顯降低了材料的HOMO能級，這也是材料獲得較高的開路電壓（Voc）的重要原因之一。(Ⅱ)氰基系列的材料都具有較高的短路電流密度(Jsc)，D結(jié)構(gòu)上引入氰基乙烯基作為π橋鍵，氰基的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)有利于增大材料的Jsc。(Ⅲ)三鍵系列的材料具有較高的Voc，TPAFTQOL和TPAFFTQOL的

4、Voc分別為1.09 V，1.08 V。三鍵材料具有更好的共軛性及剛性結(jié)構(gòu)，是增大材料的Voc的原因之一。(Ⅳ)三鍵系列和氰基系列中，引入一個氟原子的材料TPAFTQOL和TPAFCQOL分別具有最高的Voc=1.09 V和最高的PCE=3.99％。說明引入一個氟原子對材料的影響是最理想的。(Ⅴ)氰基系列的三個材料TPACQOL，TPAFCQOL，TPAFFCQOL都具有很高的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)。TPACQOL、TPAFCQOL、T