单吡喃受体材料的制备及光伏性能研究

发布时间：2020-03-22 01:50

【摘要】：近年来,聚合物太阳能电池在近几年已经得到了快速的发展,非富勒烯受体正受到广泛关注,随着越来越多的新的构筑模块的合成以及材料的设计,非富勒烯受体材料得到了巨大的发展。得益于较强的吸收和易调控的能级水平,目前这类受体材料对应的太阳能电池器件光电转化效率已突破15%,而这些性能上的飞跃得益于新型结构的不断涌现。本文成功设计合成了基于单吡喃的稠合与非稠合两类受体材料,将其应用于有机太阳能电池活性层。通过器件光伏性能的测试,研究结构与性能的构效关系。具体工作如下:1.五元单吡喃受体材料的制备及光伏性能研究基于本课题组前期在含有二苯并吡喃、梯形双吡喃结构等单元的给、受体材料方面的研究,本章设计合成了结构新颖的五元稠合单吡喃建筑单元,通过引入含有不同烷氧基侧链的噻吩π桥、使用不同的封端基团合成了一系列单吡喃小分子受体材料(TM 1-5),针对该系列材料,进行了紫外-可见吸收、电化学等基本的物性表征,并对其进行了初步的有机光伏性能测试,结果表明当以PBDB-T为电子给体材料时,其器件的光电转换效率达到了3.43%(V_(oc)=0.76 V,J_(sc)=8.91 mA/cm~2,FF=50.55)。2.基于三元二噻吩并吡喃超分子受体材料的制备及光伏性能研究超分子稠合电子小分子受体材料由简单的模块构筑,合成容易,将大大降低了合成成本。本章采用三元二噻吩并吡喃结构单元作为主要建筑模块,通过与二氟苯或双烷氧基苯片段进行Stille交叉偶联,可以获得系列相应的超分子稠环给体片段,进而通过Knoevenagel缩合进行封端可以获得系列合成简单的超分子稠环受体TM 6-8。由于结构中S···O、F···S等超分子相互作用的存在,分子将具有平面的分子共轭骨架。合成的中间体及目标产物都经过了~1HNMR、~(13)CNMR以及HRMS的表征,本文探讨了目标受体分子紫外-可见吸收、电化学能级等基本性质,其薄膜中的吸收光谱拓展到了1000 nm左右,同时,我们将相应的材料以PBDB-T为给体材料表征了其基本的光伏性能。
【图文】：

异质结器件,受体,激子

图 1-1 双层 D/A 异质结器件结构及工作原理的构造特点为给、受体分别为独立层，这种结构叠加而成，使得给受体的界面层形成异质结结构促进激子分离的驱动力主要是由给体材料和受体促使激子在界面分离。这种结构的最大优势是结面分离时，产生了电荷，电子传输到阴极，空穴电池[14-16]图 1-2 D/A 体异质结器件结构与工作原理

异质结器件,激子,受体,异质结电池

异质结电池[12,13]图 1-1 双层 D/A 异质结器件结构及工作件的构造特点为给、受体分别为独立层，这种结分叠加而成，使得给受体的界面层形成异质结。促进激子分离的驱动力主要是由给体材料和差促使激子在界面分离。这种结构的最大优势界面分离时，产生了电荷，电子传输到阴极，，空]。质结电池[14-16]
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;TM914.4

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