基于碳—氧桥联核心单元非富勒烯受体材料的构筑与表征
发布时间：2021-01-23 21:37
近年来,由于具有轻质,柔韧性,半透明性和卷对卷生产等优点,有机太阳能电池（OSC）受到关注。由于富勒烯材料的LUMO能级不可调控,限制了电池中开路电压(VOC)的提高。为了进一步提高器件的效率,设计和开发新的非富勒烯受体（NFA）就显得至关重要。目前,碳桥（C桥）梯型D单元在开发高性能A-D-A NAs中起着至关重要的作用。然而,C桥接单元的中等给电子能力不利于使NFA具有强的光捕获能力。因此开发新的受体核心D单元就有着重大的意义。本文根据以上问题,设计和开发了多种以C-O桥为核心的高效NFA受体分子,并通过对其光物理,电化学,光伏性能等进行表征,主要内容和结论如下:1.设计了一种七环碳氧桥接梯型单元COi7,开发了两种相应的非富勒烯受体COi7IC和COi7DFIC。制备了COi7IC的单晶,其结构显示了其主体骨架呈现S形,分子凭借端基的π-π相互作用相互堆积。相比较于COi7IC,COi7DFIC有着更高得EQE响应,F原子得引入...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a.双层异质结b.体异质结
电流得到明显提升，从而使其器件效率得到提升。目前，体异质结的器件结构被大多数研究者所使用，常见的体异质结器件结构主要包括正式器件和反式器件。（1）正式器件：正式器件结构是最早被开发出来的，也是目前被众多课题组所广泛使用的一种器件结构。其结构为如图 1.2（a）所示：阳极材料采用透明氧化铟锡（ITO）/空穴传输层（通常为 PETDOT:PSS）/活性层材料/阴极材料一般使用低功函的金属如 Ca 和 Al 等。在这种器件结构中由于 PETDOT:PSS 具有酸性，能够腐蚀 ITO，而且 Ca 和 Al 金属容易被空气所氧化，导致其稳定性存在一定问题。（2）反式器件：反式器件最早是 Yang 等[9]开发出来的，目的是为了解决正式器件中稳定性差的缺点。如图 1.2（b）所示与正式器件相反，反式器件中空穴传输层一般用 MoO3而电子传输层用 ZnO，阳极电极一般用金属银。这一器件结构解决了正式器件中的不稳定因素，而且 ZnO 相比较与 PETDOT:PSS，其光通过率要好，从而能够促使更多的光子到达活性层中，产生更多的光电流，提高器件效率。
图 1.3 工作机理示意图光子的吸收与激子的产生：活性层受到光照后吸收光子，电子从 HOM跃迁至 LOMO 轨道，产生了激子即自由电子与空穴。活性层材料的厚度系数以及活性层材料的带隙都是决定光子吸收效率的因素。其中，活性收系数是材料本身决定的，降低活性层的带隙意味着扩宽光谱的吸收，性层的厚度等方法能够有效吸收更多的光子，但是随着膜厚的增加，器的电阻也会增加，膜的缺陷也会增多。因此，想要获得一个高效率的结合多方面的因素考虑。激子的扩散：即激子在浓度差的作用下，扩散到 D/A 界面。但是激子短，这个过程在材料受到光激发后的亚皮秒时间范围内发生[10]。目前，为，激子的扩散长度大概在 10 nm 左右。所以，在器件制备的过程中，的相分离最好控制在 10 nm-20 nm 之间，这样才能更好的保证激子能够扩散到给受体的界面处之前发生双子分复合。激子的解离：当激子扩散到给受体界面时，在给受体能级差的作用下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
本文编号：2995966
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a.双层异质结b.体异质结
电流得到明显提升，从而使其器件效率得到提升。目前，体异质结的器件结构被大多数研究者所使用，常见的体异质结器件结构主要包括正式器件和反式器件。（1）正式器件：正式器件结构是最早被开发出来的，也是目前被众多课题组所广泛使用的一种器件结构。其结构为如图 1.2（a）所示：阳极材料采用透明氧化铟锡（ITO）/空穴传输层（通常为 PETDOT:PSS）/活性层材料/阴极材料一般使用低功函的金属如 Ca 和 Al 等。在这种器件结构中由于 PETDOT:PSS 具有酸性，能够腐蚀 ITO，而且 Ca 和 Al 金属容易被空气所氧化，导致其稳定性存在一定问题。（2）反式器件：反式器件最早是 Yang 等[9]开发出来的，目的是为了解决正式器件中稳定性差的缺点。如图 1.2（b）所示与正式器件相反，反式器件中空穴传输层一般用 MoO3而电子传输层用 ZnO，阳极电极一般用金属银。这一器件结构解决了正式器件中的不稳定因素，而且 ZnO 相比较与 PETDOT:PSS，其光通过率要好，从而能够促使更多的光子到达活性层中，产生更多的光电流，提高器件效率。
图 1.3 工作机理示意图光子的吸收与激子的产生：活性层受到光照后吸收光子，电子从 HOM跃迁至 LOMO 轨道，产生了激子即自由电子与空穴。活性层材料的厚度系数以及活性层材料的带隙都是决定光子吸收效率的因素。其中，活性收系数是材料本身决定的，降低活性层的带隙意味着扩宽光谱的吸收，性层的厚度等方法能够有效吸收更多的光子，但是随着膜厚的增加，器的电阻也会增加，膜的缺陷也会增多。因此，想要获得一个高效率的结合多方面的因素考虑。激子的扩散：即激子在浓度差的作用下，扩散到 D/A 界面。但是激子短，这个过程在材料受到光激发后的亚皮秒时间范围内发生[10]。目前，为，激子的扩散长度大概在 10 nm 左右。所以，在器件制备的过程中，的相分离最好控制在 10 nm-20 nm 之间，这样才能更好的保证激子能够扩散到给受体的界面处之前发生双子分复合。激子的解离：当激子扩散到给受体界面时，在给受体能级差的作用下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
本文编号：2995966
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