水-醇溶性的芴類共軛電解質用于有機太陽能電池的界面調控.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：405528713157南昌大學碩士研究生學位論文水醇溶性的芴類共軛電解質用于有機太陽能電池的界面調控醇溶性的芴類共軛電解質用于有機太陽能電池的界面調控InterfacialModificationofWaterAlcoholSolubleFlueneBasedConjugatedElectrolytesintheganicPhotovoltaics劉超培養(yǎng)單位（院、系）：化學學院化學系指導教師姓名、職稱：陳

2、義旺教授指導教師姓名、職稱：諶烈教授申請學位的學科門類：理學學科專業(yè)名稱：化學論文答辯日期：2016年5月28日答辯委員會主席：評閱人：2016年月日摘要I摘要與傳統(tǒng)的無機硅太陽能電池相比，有機太陽能電池(OSC)因其具備材料低廉，質輕，制備工藝簡單和可制備柔性器件等突出優(yōu)點受到廣泛關注。經過幾十年的研究探索，OSC的能量轉換效率已超過10%，逐漸接近其商業(yè)化的門檻。這一方面是得益于性能優(yōu)異的新型的給受體光敏材料的研發(fā)和高效穩(wěn)定的器件結

3、構的應用，另一方面得益于在活性層與電極之間的界面修飾材料的引入。界面調控對高性能OSC器件的實現(xiàn)起到至關重要的作用。它不僅能有效地改善活性層與電極之間的兼容性，還能通過引入界面偶極實現(xiàn)對電極的功函數的調節(jié)，從而提高電荷的提取和收集能力。本論文中，我們將不同類型的芴類共軛電解質材料引入到OSC中作為陰極界面修飾層，探究界面層對器件性能影響的作用機理。我們合成了兩種基于芴的帶有不同側鏈極性基團的液晶共軛聚電解質(LCCPE)材料PF6Ncb

4、p和PF6lmicbp，并應用在反向有機太陽能電池中作為氧化鋅(ZnO)的表面修飾層制備ZnOCPE雙層電子緩沖層。通過與結構類似但不帶液晶基團的PFN進行對比，我們發(fā)現(xiàn)液晶基元能自發(fā)誘導取向，可以在ZnO表面誘導形成更為有序的界面偶極，有效地降低電子在傳輸過程中的勢壘。此外液晶共軛聚電解質不僅能改善了有機無機接觸界面的界面接觸，還能誘導上層活性層形成有利于電子收集傳輸的納米纖維狀的活性層形貌。我們又設計了制備了三種基于芴為主體的以胺基

5、為固定極性基團但帶有不同共軛長度的小分子電解質2T(FNBr)2，3T(FNBr)2和4T(FNBr)2，探索不同π共軛長度的小分子電解質陰極界面層與反向有機太陽能電池性能的關系。研究發(fā)現(xiàn)，共軛長度的增加有利于獲得更緊密的界面接觸，更均一的活性層形貌和更高的電子遷移率。將共軛長度最長的4T(FNBr)2作為界面修飾層時，可將基于PTB7:PCB71BM的活性層體系的器件效率提高到8.40%。以上研究結果為今后界面層材料的發(fā)展提供了新的思