A-D-A型有機小分子光伏材料的制備及性質(zhì)研究

【摘要】：小分子溶液過程體異質(zhì)結(jié)(BHJ)有機太陽能電池以其輕便靈活、工藝簡單、材料多樣,可大規(guī)模生產(chǎn)等特點受到廣泛的關(guān)注。為了加快有機光伏材料商業(yè)化的進(jìn)程,開發(fā)新型高效的有機小分子光伏材料成為當(dāng)前研究的熱點。 為了研究不同功能基團的引入對材料光電性能的影響,本論文以吡咯并吡咯二酮(DPP)、苯并噻二唑(BT)及硝基為吸電子單元,以咔唑、二苯胺、吩噻嗪及芴為給電子單元,以碳碳單鍵和碳碳三鍵為橋鍵將兩者相連,成功設(shè)計并合成出了一系列A-D-A型有機小分子光伏材料：CZ(TDPP)2、DPA(TDPP)2、PTZ(TDPP)2、FL(TDPP)2、 LCZ(TDPP)2、CZ(TBT)2、CZ(NCT)2CZ(ETDPP)2及DPA(ETDPP)2。并對其進(jìn)行了密度泛函(Density Functional Theory, DFT)理論計算、紫外一可見吸收光譜、熒光淬滅測試及循環(huán)伏安等一系列測試,同時以新合成的材料為紿體,以PC61BM為受體,制備了溶液過程的體異質(zhì)結(jié)有機光伏器件,并對器件性能進(jìn)行了檢測。 測試結(jié)果表明：1)不同的給電子單元體系中CZ(TDPP)2具有更好的平面結(jié)構(gòu)和更好的共軛性,從而獲得最高的光電轉(zhuǎn)化效率。2)不同的吸電子單元體系中DPP基團的引入可使材料對太陽光的吸收可覆蓋整個紫外-可見光譜。3)碳-碳三鍵的引入有效的降低了材料的HOMO能級從而極大地提高了單電池的開路電壓。 【關(guān)鍵詞】：小分子 有機太陽能電池 A-D-A結(jié)構(gòu) 吡咯并吡咯二酮
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O621.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 太陽能的利用及太陽能電池的發(fā)展8
• 1.2 太陽能電池的分類8-9
• 1.3 有機太陽能電池的工作原理9-11
• 1.4 有機太陽能電池活性材料11-14
• 1.4.1 有機太陽能電池材料性能的影響因素11-12
• 1.4.2 有機太陽能電池材料的設(shè)計12-14
• 1.5 D-A結(jié)構(gòu)的小分子光伏給體材料14-18
• 1.5.1 低聚噻吩類D-A小分子給體材料14-15
• 1.5.2 三苯胺類D-A小分子給體材料15-16
• 1.5.3 吡咯并吡咯二酮類D-A小分子給體材料16-17
• 1.5.4 苯并噻二唑類D-A小分子給體材料17-18
• 1.6 設(shè)計思路18-20
• 2 實驗部分20-38
• 2.1 實驗儀器與藥品20-22
• 2.1.1 試劑與原料20-21
• 2.1.2 實驗儀器21-22
• 2.2 原料的預(yù)處理22
• 2.2.1 四氫呋喃(THF)的精制22
• 2.2.2 甲苯的精制22
• 2.3 有機小分子光伏材料的合成22-37
• 2.3.1 吸電子單元的合成22-26
• 2.3.2 供電子單元的合成26-33
• 2.3.3 A-D-A型有機目標(biāo)分子的合成33-37
• 2.4 體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的制作與表征37-38
• 3 結(jié)果與討論38-53
• 3.1 中間donor單元對太陽能電池材料光電性能影響的研究38-43
• 3.1.1 理論計算38-39
• 3.1.2 紫外可見吸收39-40
• 3.1.3 循環(huán)伏安測試40-41
• 3.1.4 熒光淬滅實驗41-42
• 3.1.5 器件測試42-43
• 3.2 兩端acceptor單元對太陽能電池材料光電性能影響的研究43-47
• 3.2.1 理論計算43-44
• 3.2.2 紫外可見吸收44-45
• 3.2.3 循環(huán)伏安測試45-47
• 3.3 橋鍵對材料光電性能的影響47-53
• 3.3.1 理論計算47-48
• 3.3.2 紫外可見吸收48-49
• 3.3.3 循環(huán)伏安測試49-50
• 3.3.4 熒光淬滅實驗50-51
• 3.3.5 器件測試51-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 附錄A 目標(biāo)分子的NMR譜圖60-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

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