二分體富勒烯衍生物的超分子誘導(dǎo)效應(yīng)及其在體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)合成了一系列含長(zhǎng)烷氧基鏈的富勒烯受體材料,研究含雙疏水性基團(tuán)(C60和含長(zhǎng)烷氧基鏈的三烷氧基苯)的二分體富勒烯衍生物的超分子誘導(dǎo)效應(yīng)以及對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池表面形貌及器件效率的影響,主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.合成了尾鏈為辛基的三烷氧基苯富勒烯衍生物PCBB-C8。在與P3HT共混旋涂過程中,PCBB-C8通過超分子自組裝可以提供 P3HT鏈段伸展運(yùn)動(dòng)的自由區(qū)域,從而在未經(jīng)任何后處理的條件下有效地誘導(dǎo)P3HT結(jié)晶,構(gòu)筑長(zhǎng)程

2、有序、納米尺度相分離、具有連續(xù)傳輸通道的理想活性層形貌。在使用與P3HT/PCBM相同的器件制備條件時(shí),P3HT/PCBB-C8在未退火條件下得到了與經(jīng)熱退火處理的PCBM/P3HT相似的Jsc,最終獲得2.4％的優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率。
　　2.為了細(xì)致研究不同尾鏈長(zhǎng)度三烷氧基苯富勒烯衍生物對(duì)超分子誘導(dǎo)效應(yīng)、共混膜形貌及光伏性能的影響,我們合成了一系列含不同長(zhǎng)度烷氧基鏈的三烷氧基苯富勒烯衍生物PCBB-Cn(n=4,6,8,10,12

3、)。研究發(fā)現(xiàn),該系列富勒烯衍生物具有類似的熱力學(xué)和電化學(xué)性質(zhì),并且當(dāng)其與P3HT共混涂膜過程中,均能夠通過富勒烯衍生物的超分子誘導(dǎo)作用力實(shí)現(xiàn)對(duì)P3HT的誘導(dǎo)結(jié)晶,從而獲得具有雙連續(xù)傳輸通道的理想活性層形貌。同時(shí),我們研究了該系列富勒烯衍生物的超分子誘導(dǎo)效應(yīng)、P3HT的結(jié)晶尺寸、共混膜形貌及器件性能之間的關(guān)系:烷氧基鏈較短時(shí)(n=4,6),P3HT/PCBB-Cn共混膜中P3HT的結(jié)晶較弱,共混膜較平整,器件性能較差;當(dāng)烷氧基鏈長(zhǎng)度提高到

4、辛基時(shí),P3HT的結(jié)晶強(qiáng)度顯著增強(qiáng),短路電流達(dá)到最高,器件性能最佳;進(jìn)一步提高烷氧基鏈的長(zhǎng)度(n=10,12),P3HT依舊保持較高的結(jié)晶度,器件性能出現(xiàn)衰退。
　　3.基于含氟基團(tuán)具有較強(qiáng)的吸電子能力,較強(qiáng)的剛性,將含氟基團(tuán)引入到富勒烯化合物中,可以有效調(diào)節(jié)富勒烯衍生物的電化學(xué)性質(zhì),增強(qiáng)分子間的相互作用,我們合成了含不同個(gè)數(shù)氟原子的富勒烯衍生物nF-PCBB-C8(n=1,3,5),研究氟原子的引入對(duì)富勒烯衍生物的性質(zhì)、共混膜形