基于喹喔啉的有機(jī)光伏材料的合成與性能研究.pdf

1、有機(jī)小分子光伏材料由于具有結(jié)構(gòu)確定、易于制備和提純、易于修飾、重復(fù)性好等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。理想的光伏材料應(yīng)具備寬而強(qiáng)的光吸收能力，合適的HOMO-LUMO能級(jí)，高載流子遷移率和較好的成膜性等特點(diǎn)。喹喔啉(Qx)是一種常見(jiàn)的強(qiáng)吸電子單元(A)，它與給電子單元(D)偶聯(lián)之后，易得到窄帶系的化合物，同時(shí)它的共軛結(jié)構(gòu)賦予了它良好的載流子傳輸性能。鑒于此，本文從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，以Qx為吸電子單元，以三苯胺(TPA)為給電子單元，同時(shí)引入脂肪族

2、側(cè)鏈和烷氧鏈增加分子溶解性，而且將氰基引入共軛橋鍵上，設(shè)計(jì)并合成了一系列D-A-D型有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池光伏材料。
　　通過(guò)核磁共振對(duì)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并通過(guò)密度泛函理論計(jì)算、紫外-可見(jiàn)吸收光譜及電化學(xué)等方法研究了有機(jī)小分子材料的光物理和電化學(xué)性能。將合成的材料作為給體材料、PC61BM為受體材料制作溶液過(guò)程有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池，并測(cè)試光伏器件的性能。測(cè)試結(jié)果表明:(1) D-A-D結(jié)構(gòu)的烷氧基取代的Qx系列材料具有較低的

3、HOMO能級(jí)，從而獲得較高的開(kāi)路電壓(Voc)，超過(guò)1V。(2)脂肪族側(cè)鏈和烷氧鏈的引入能夠增加分子的溶解性，但也影響分子的平面性，從而導(dǎo)致較低的短路電流密度(Jsc)。(3)引入雙鍵氰基和碳碳三鍵能夠有效降低材料的HOMO能級(jí)，從而得到較高的Voc。(4)在一系列D-A-D型的Qx材料中，TPACNTQx表現(xiàn)出最好的光伏性能:光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)為6.25％，Voc為0.95 V，Jsc為14.08 mA'cm-2，填充因子為47％