基于富勒烯和苯并二噻吩的光伏材料的合成及性能研究.pdf

1、本論文綜述了有機(jī)太陽能電池的研究現(xiàn)狀。為了提高有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性和效率，本論文設(shè)計合成了一個含吡啶功能化的富勒烯衍生物，以及系列含苯并二噻吩單元的光伏給體材料，通過X射線衍射或核磁共振氫譜、碳譜和質(zhì)譜表征了他們的化學(xué)結(jié)構(gòu)。利用熱失重分析、循環(huán)伏安法和紫外-可見吸收光譜等方法研究了這些材料的熱穩(wěn)定性、電化學(xué)性能和光學(xué)性能。通過本體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能器件，研究了他們的光伏性能。本論文的研究內(nèi)容主要為：
　　1)設(shè)計合成了一個吡啶功

2、能化的吡唑并富勒烯M1，通過X射線單晶衍射，我們進(jìn)一步確定了M1的結(jié)構(gòu)。以M1作為緩沖層修飾反式太陽能電池的ZnO，使得基于P3HT:PC61BM制作的反式太陽能電池效率從3.65％提高到了4.18%。這個緩沖層能有效增強(qiáng)器件的激子分離和降低接觸電阻，從而使光伏器件擁有更高的短路電流和填充因子。
　　2)設(shè)計合成了以苯并二噻吩為給體單元，三聯(lián)噻吩為共軛π橋，氰基若丹寧為末端受體單元的D(T3-DCRD)-BDT和D(T3-DCRD

3、)-TBDT兩個小分子光伏材料。研究表明，這兩個材料都具有良好的熱穩(wěn)定性，較寬的吸收光譜和良好的溶解性，如氯仿和氯苯等溶劑。基于D(T3-DCRD)-BDT和D(T3-DCRD)-TBD與PC61BM的光伏器件能量轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到1.10%和1.94%，這表明由噻吩取代的苯并二噻吩表現(xiàn)出更好的光伏性能。
　　3)設(shè)計合成了一個新型側(cè)鏈懸掛三苯胺的苯并二噻吩單元D(TPAT)BDT，并以這個單元通過stille聚合偶聯(lián)與苯并噻二唑和

4、吡咯并吡咯二酮合成了兩個PD(TPAT)BDT-BT和PD(TPAT)BDT-DPP聚合物光伏材料。這兩個聚合物都有良好的熱穩(wěn)定性和較寬的吸收光譜，在許多常見溶劑中都有很好的溶解性，比如氯仿和氯苯等溶劑。由于PD(TPAT)BDT-BT相對PD(TPAT)BDT-DPP有更高的聚合度，并且PD(TPAT)BDT-BT具有相對更小的空間位阻，更容易與PCBM進(jìn)行激子分離。所以基于PD(TPAT)BDT-BT制作的器件有更高的效率：PCE=