A-D-A型小分子受体材料的设计合成及其光伏性能的研究
发布时间：2020-12-05 17:46
能源短缺、环境污染是全球经济可持续发展面临的重大问题。光伏发电作为新型绿色能源技术是解决上述问题的重要途径之一,其中有机太阳电池因具有柔性、成本低、质量轻及可溶液加工等优点备受关注,已成为各国竞争较为激烈的一个前沿研究领域。近年来,非富勒烯受体材料发展迅速,特别是对小分子受体材料的研究极大的推动了有机太阳电池的前进,单结有机太阳电池的能量转换效率已超过14%,展现了巨大的应用前景。小分子受体具有确定的分子结构、确定的分子量、合成简单、易纯化、没有批次差异等优点,具有广阔的发展空间。基于此,本论文主要是围绕A-D-A（受体-给体-受体）型小分子受体材料的研究展开的,设计策略可分为:开发新型给体核单元、侧链工程、开发新型端基受体单元。蒽单元具有较好的平面性,在有机电子领域应用广泛。在第二章中,我们设计合成了一系列基于蒽单元为核,以苯并噻二唑（BT）或噻吩为桥键,以不同吸电子单元为端基的小分子受体材料。研究了这类化合物的光学、热学及电化学性质,并初步研究了它们的光伏性能,获得了高达1.13 V的开路电压(VOC)和1.84%的能量转换效率（PCE）,证明了蒽单元在非富勒...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
各种类型光伏技术的最高认证效率及发展历史[2]
深入研究[10]、对新型给受体材料的不断开发和优化[11-17]、界面工程的探索[18,19]、以及对器件制备方法的改良[20-22]等全面的研究，有机太阳电池的能量转换效率效率不断取得突破。目前，以富勒烯为受体材料的有机太阳电池的单结器件效率最高达到 11.7%[23]。近几年非富勒烯受体材料发展迅速，特别是在 2015 年，Zhan课题组[24]报道了以引达省类七并稠环（IDTT）及其衍生物为核的 A-D-A 型小分子受体材料，极大的推进了有机太阳电池的发展，基于这类小分子受体材料的有机太阳电池的效率已突破 14%[3-5]，这些突破性成果极大的增加了人们对有机太阳电池商业化的信心，未来，对有机太阳电池的研究必将迎来新的突破，发展前景不可估量。1.2.2 有机太阳电池的基本结构及工作原理自本体异质结（BHJ）结构被运用到有机太阳电池上来以后，有机太阳电池技术突飞猛进，到目前为止，BHJ 结构仍然广泛地应用于有机太阳电池中。如图 1-4 所示，有机太阳电池器件主要采用三种结构，主要包括标准的正装器件、倒装器件及叠层器件
图 4-15 小分子受体 IDT-N、IDT-T-N、IDT-IC 和 IDT-HN 的单电子迁移率.3.8 形貌表征5101520250.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2IDT-ICIDT-HNJ1/2(A1/2/m)Vappl-Vbi-Vs(V)(b)89101112131415160.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4IDT-NIDT-T-NJ1/2(A1/2/m)Vappl-Vbi-Vs(V)(a)IDT-IC 1.35 ×10-4－ －IDT-HN 2.79 ×10-4－ －
【参考文献】：
期刊论文
[1]苝二酰亚胺聚合物受体设计及在全聚合物太阳能电池中的应用[J]. 郭亦堃,赵达慧. 高分子学报. 2018(02)
[2]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[3]稠环电子受体光伏材料[J]. 代水星,占肖卫. 高分子学报. 2017(11)
[4]非富勒烯聚合物太阳电池研究进展[J]. 宾海军,李永舫. 高分子学报. 2017(09)
[5]水醇溶性小分子卟啉衍生物的合成及其在聚合物太阳电池中的应用[J]. 卢俊明,蔡万清,张桂传,刘升建,应磊,黄飞. 化学学报. 2015(11)
本文编号：2899843
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
各种类型光伏技术的最高认证效率及发展历史[2]
深入研究[10]、对新型给受体材料的不断开发和优化[11-17]、界面工程的探索[18,19]、以及对器件制备方法的改良[20-22]等全面的研究，有机太阳电池的能量转换效率效率不断取得突破。目前，以富勒烯为受体材料的有机太阳电池的单结器件效率最高达到 11.7%[23]。近几年非富勒烯受体材料发展迅速，特别是在 2015 年，Zhan课题组[24]报道了以引达省类七并稠环（IDTT）及其衍生物为核的 A-D-A 型小分子受体材料，极大的推进了有机太阳电池的发展，基于这类小分子受体材料的有机太阳电池的效率已突破 14%[3-5]，这些突破性成果极大的增加了人们对有机太阳电池商业化的信心，未来，对有机太阳电池的研究必将迎来新的突破，发展前景不可估量。1.2.2 有机太阳电池的基本结构及工作原理自本体异质结（BHJ）结构被运用到有机太阳电池上来以后，有机太阳电池技术突飞猛进，到目前为止，BHJ 结构仍然广泛地应用于有机太阳电池中。如图 1-4 所示，有机太阳电池器件主要采用三种结构，主要包括标准的正装器件、倒装器件及叠层器件
图 4-15 小分子受体 IDT-N、IDT-T-N、IDT-IC 和 IDT-HN 的单电子迁移率.3.8 形貌表征5101520250.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2IDT-ICIDT-HNJ1/2(A1/2/m)Vappl-Vbi-Vs(V)(b)89101112131415160.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4IDT-NIDT-T-NJ1/2(A1/2/m)Vappl-Vbi-Vs(V)(a)IDT-IC 1.35 ×10-4－ －IDT-HN 2.79 ×10-4－ －
【参考文献】：
期刊论文
[1]苝二酰亚胺聚合物受体设计及在全聚合物太阳能电池中的应用[J]. 郭亦堃,赵达慧. 高分子学报. 2018(02)
[2]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[3]稠环电子受体光伏材料[J]. 代水星,占肖卫. 高分子学报. 2017(11)
[4]非富勒烯聚合物太阳电池研究进展[J]. 宾海军,李永舫. 高分子学报. 2017(09)
[5]水醇溶性小分子卟啉衍生物的合成及其在聚合物太阳电池中的应用[J]. 卢俊明,蔡万清,张桂传,刘升建,应磊,黄飞. 化学学报. 2015(11)
本文编号：2899843
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