非富勒烯小分子受體光伏材料的合成與性質(zhì).pdf

1、盡管富勒烯及其衍生物（包括PC61BM和PC71BM）已被用作有機(jī)太陽能電池的電子受體材料，但存在價(jià)格昂貴、光吸收范圍窄等不足。與之相比，非富勒烯有機(jī)小分子具有較寬的光譜吸收范圍、制備和提純簡單、化學(xué)結(jié)構(gòu)易修飾等優(yōu)點(diǎn)，這使得非富勒烯有機(jī)小分子光伏材料已逐漸成為有機(jī)小分子光伏材料研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。基于此，本文設(shè)計(jì)并合成出由不同取代基和中心單元修飾的非富勒烯有機(jī)小分子，以探究材料的性能與化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
　　本論文以苯并噻二唑、單

2、氟取代的苯并噻二唑和喹喔啉作為中心吸電子單元，通過2-氰基苯乙烯基π橋鍵來連接不同的吸電子末端基（包括硝基、三氟甲基吡啶、三氟甲基苯、氟苯），從而設(shè)計(jì)出三個(gè)系列9種新型的 A-π-A’-π-A型非富勒烯有機(jī)小分子光伏材料。此外，為了研究不同空間結(jié)構(gòu)對材料光伏性能的影響，以三苯胺作為中心給電子單元，以三氟甲基吡啶基和三氟甲基苯基為末端吸電子單元，設(shè)計(jì)出2種D(-π-A)3星型有機(jī)小分子。利用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論計(jì)算、紫外可見吸收

3、、循環(huán)伏安測試分別研究了分子的能級、電子云分布、理論紫外吸收、光學(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)。最后將合成出的分子作為受體，經(jīng)溶液過程制作成本體異質(zhì)結(jié)光伏器件并初步進(jìn)行了光伏性能測試?；谝陨蠝y試，得出以下結(jié)論：（1）BTTCNBF材料的Jsc高達(dá)5.29 mA cm-2，PCE達(dá)到1%；（2）氟取代的苯并噻二唑類材料具有低的HOMO能級，進(jìn)而獲得了低的Voc；（3）BT、fBT以及Qx系列材料均實(shí)現(xiàn)了30-47 nm不同程度的紅移，這說明這些材料

4、分子間作用強(qiáng)，有利于改善材料的成膜性；（4）四個(gè)系列材料的Jsc按照TPA、fBT、Qx以及 BT的順序依次增大，這歸功于材料對太陽光的吸收能力不同；（5）基于fBTTCNBNO和BTTCNBF的全小分子有機(jī)太陽能電池的初步研究中，均獲得了超過0.90 V的Voc，這要高于P3HT-小分子體系。
　　本論文從不同化學(xué)結(jié)構(gòu)與光伏性能之間的關(guān)系角度出發(fā)，共合成出11種目標(biāo)分子，并對光伏性能進(jìn)行了初步測試，從理論和實(shí)驗(yàn)上分別討論了不同中