基于吡咯并吡咯二酮单元的有机小分子电子给体材料的合成与光伏性能研究

发布时间：2024-03-10 05:24

　　本论文系统的阐述了有机太阳能电池的发展历程,并着重介绍了非分子内共价键作用、吡咯并吡啶二酮(DPP)受体单元在小分子光伏给体材料设计中的实际应用。针对当前基于DPP受体单元的小分子光伏给体材料的开路电压、载流子迁移率以及能量转换效率偏低等缺点,本论文在给体材料内引入具有强电负性的原子,通过分子内/分子间构筑非共价键作用,有效的优化了材料能级,促进了材料分子间的π-π堆积作用和自组装性能,从而提高了基于给体材料光伏器件的短路电流、器件开路电压、载流子迁移率和器件能量转换效率。通过lHNMR、13C NMR和质谱等对目标化合物的结构进行了表征,并通过紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、热失重分析(TGA)和循环伏安(CV)等方法研究了有机小分子材料的光物理、热稳定性和电化学性能。制作了基于所合成的有机小分子材料构筑的太阳能电池器件,研究了不同结构的材料对其光伏性能的影响。本论文设计合成了四个有机小分子给体材料,系统的研究了分子结构对器件性能的影响,主要研究内容如下:1、设计并合成了一类基于DPP受体单元的A-D-A型共轭小分子DFPh(DPP)2和DFDT(DPP)2,其分别以氟化后的苯(...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 有机太阳能电池的工作原理
    1.3 有机小分子光伏给体材料
        1.3.1 有机小分子中的分子内非共价键作用
        1.3.2 齐聚噻吩类衍生物有机给体材料
        1.3.3 基于吡咯并吡咯二酮类衍生物的给体材料
    1.4 论文的设计思想,主要研究内容
        1.4.1 论文的设计思想
        1.4.2 本论文的主要研究内容
第二章 基于吡咯并吡咯二酮单元的A-D-A型有机光伏给体小分子的合成与性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料与试剂
        2.2.2 材料表征与测试
        2.2.3 小分子合成
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 目标化合物的合成表征、热稳定性、结晶性能和堆积
        2.3.2 目标化合物的光学性能和电学性能
        2.3.3 目标化合物的理论计算
        2.3.4 目标化合物的光伏性能
        2.3.5 目标化合物与PC₇₁BM共混层的表面形貌
    2.4 本章小结
第三章 基于吡咯并吡咯二酮单元的D(A-Ar)₂型有机小分子光伏给体材料的合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料与试剂
        3.2.2 材料表征与测试
        3.2.3 小分子合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 目标化合物的合成表征、热稳定性、结晶性能和堆积
        3.3.2 目标化合物的光学性能和电学性能
        3.3.3 目标化合物的理论计算
        3.3.4 目标化合物的光伏性能
        3.3.5 目标化合物与PC₇₁BM共混层的表面形貌
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的学术论文
附录A 目标分子的核磁氢谱图
附录B 目标分子的核磁碳谱图
附录C 目标分子的飞行质谱图



本文编号：3924308