三元共聚物给体材料和梯形共轭蒽类小分子受体的合成及光伏性能

发布时间：2021-06-28 19:57

　　当今社会,能源需求越来越多,而人们赖以生存的化石能源则越来越少。为此,全球为寻求清洁能源,不断的去开发新的能源,其中太阳能就是其中的一项。太阳能（solar energy）是一种可再生无污染新能源,主要应用于光热和光电转换两种模式。而太阳能的利用可通过多种途径进行,其中太阳能电池设备将光能转化成电能方面有着可观的前景。本文中通过给电子单元FTT和两个缺电子单元FBT和DPP聚合,设计并合成了一系列D-A1-D-A2结构的三元共聚物;随后又以稠环蒽为中心作为D单元,以IC,IC-4F及TBA为末端A单元进行封端,设计合成了三个非富勒烯小分子受体材料AFIC,AFIC-4F和AFTBA。并通过一系列的结构和性能表征,取得了一些研究成果,其主要研究内容如下:1.通过调控FTT,FBT和DPP单元之间的比列,合成了FD10,FD21,FD11,FD12四种共聚物,这些共聚物有着较宽的吸收光谱,以及合适的能级水平。以这些共聚物为电子给体材料、PC₇₁BM为电子受体材料制备聚合物太阳能电池器件,以FBT/DPP=2:1的三元共聚物FD21获得了最高的短路电流密度(J_... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单层器件结构示意图

募ぷ臃掷耄?势淦骷?阅芎懿睿?獾缱?恍?释ǔＴ?0.1%[8]左右。图 1.1 单层器件结构示意图1.2.1.2 双层器件结构光敏活性层的不同是双层器件和单层器件的主要区别，双层器性能要优于单层器件[9]。相对于单层器件单一的光敏活性层来讲，双层器件有所不同，结构如图 1.2 所示。与单层器件相比，双层器件中电荷的传输是在不同的材料中进行的，减小了载流子的复合几率，同时可以调节相匹配的给受体材料的组分，有效拓宽光谱的吸收[10]。因此，双层器件的光电效率要比单层器件的提高了不少。但双层器件也存在其缺陷，导致了光子利用率不高[11]。所以，双层器件的太阳能电池效果也不理想。图 1.2 双层器件

1.2.1.3 本体异质结器件结构后来，在前面几种的基础上演变出了本体异质结（BHJ）器件结构，也是现在常用的器件结构。1995 年俞刚等人将给体材料和受体材料制作成共混膜，以此来构建的本体异质结器件得到了很大的改善[7,12]。共混使得 D/A 之间可形成网络互穿结构，很大程度上增加了 D/A 材料的接触面[13]。给体材料和受体材料的大面积接触保证了激子的有效分离，同时也提高了电荷的有效传输，这对于提高器件的光伏性能有着重大意义。正向结构的器件可认为是传统的 BHJ 太阳能电池，比较普遍应用在太阳能光电转化设备中。随着进一步探究，反向结构（invertestructure）器件出现，如图 1.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells[J]. Baobing Fan,Difei Zhang,Meijing Li,Wenkai Zhong,Zhaomiyi Zeng,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao.  Science China（Chemistry）. 2019(06)



本文编号：3254954