新型富勒烯衍生物的合成以及在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、聚合物太陽(yáng)能電池具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單，低成本，輕質(zhì)量，可大面積制作的優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代太陽(yáng)能電池研究的新核心。但是聚合物太陽(yáng)能電池需要在光電轉(zhuǎn)換效率、電池穩(wěn)定性等方面要做出很大的改進(jìn)，才能達(dá)到商業(yè)化的目標(biāo)。最近人們通過(guò)設(shè)計(jì)合成新的給體材料和器件的優(yōu)化，使得聚合物太陽(yáng)能電池的效率突破10%，但是對(duì)于電子受體材料的研究卻比較少，目前使用最普遍的受體材料是PC60BM和PC70BM，因?yàn)樗鼈冇泻玫娜芙庑?、高的電子遷移率和電子親和力。然而，他們?cè)诠庾V吸收

2、在可見(jiàn)光區(qū)弱吸收以及其較低的LUMO軌道，限制以其為客體的聚合物太陽(yáng)能電池效率的進(jìn)一步提高。同時(shí)富勒烯衍生物的設(shè)計(jì)和其結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系對(duì)聚合物太陽(yáng)能電池的光伏器件的性能有著一定的影響。
　　本文主要以計(jì)算模擬為基礎(chǔ)，通過(guò)經(jīng)典的環(huán)加成反應(yīng)設(shè)計(jì)合成新型螺形結(jié)構(gòu)的的基于二苯并環(huán)戊二烯取代的富勒烯電子受體材料DBSCMA和 DBSCBA，并通過(guò)1HNMR，13CNMR，MALD-TOF和元素分析的等方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)和表征。通過(guò)紫外吸收

3、和光電子能譜儀（UPS）得出了他們的能級(jí)軌道，結(jié)果與理論計(jì)算模擬的結(jié)果相符。并發(fā)現(xiàn)在可見(jiàn)光區(qū)域，他們相對(duì)于PC60BM有較強(qiáng)的吸收。最后將材料應(yīng)用到聚合物太陽(yáng)能器件中，使用P3HT作為給體材料，DBSCBA作為受體材料，通過(guò)對(duì)光敏層溶液比例的調(diào)節(jié)，器件退火溫度的調(diào)節(jié)和添加劑的優(yōu)化。當(dāng)給體材料和受體材料的比例為11：9，退火溫度為110oC并加入2%的1,8-二碘辛烷（DIO）做添加劑時(shí)，得到的聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到3.70%