非对称小分子受体的合成及光伏性能的研究
发布时间：2021-09-28 10:21
有机光伏材料合成方式具有多样性,所以能够很好的应用于下一代光伏技术。但是目前其效率低,成本高,稳定性不好以及无法大量投入商业使用等问题还是有机光伏材料领域的重点研究问题。溶液处理的本体异质结聚合物太阳能电池由于其低成本,大面积和轻便的制造,已显示出作为新能源的巨大应用前景。在过去的几十年中,p型共轭聚合物和n型富勒烯衍生物分别是最常用的电子给体和电子受体。虽然器件性能大多来自于新的聚合物供体的设计,但是有机光伏中的电子受体几乎全是富勒烯受体。而富勒烯衍生物由于合成困难,种类较少,加之成本高昂、吸收较窄等问题极大的限制了有机光伏电池的能量转换效率（PCE）的进一步提高,近年来,非富勒烯受体材料（NFAs）特别是有机小分子和低聚物,已经成为富勒烯衍生物的有前途的替代品。而目前大部分的小分子研究为对称构型,而且PCE普遍在15%以下。为了进一步提高有机太阳能电池的PCE,我们将研究目光转向了不对称非富勒烯受体。不对称NFAs不仅可以在结构上与对称NFA区别开来,而且可以增加分子偶极矩和介电常数、减少激子结合能并优化能级分布和形态,非常有利于激子的解离和电荷的传输。在光电领域苝二酰亚胺（PDI...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机太阳能电池的工作原理
山东师范大学硕士学位论文6件）下产生的最大光电流密度，或者换句话说，它表示在零施加电势下在各个电极处产生并最终收集的电荷载流子的数量，它由符号JSC表示。尽管此时没有产生电源，但是，JSC标志着电源的开始。3.填充因子（FillFactor）：是确定OSC的PCE的重要参数，由符号FF来表示，有机太阳能电池的能量转化效率由其J-V特性作为JSC、VOC和FF的乘积来计算。而且，有机太阳能电池的J-V特性曲线的形状由FF表征，FF是最大输出功率与VOC和JSC乘积之比。4.光电转换效率（PCE）：指入射的光能转化成有效电能的百分之比值。5.外量子效率（ExternalQuantumEfficiency）：又称为入射光子-电子转换效率（IncidentPhotontoCurrentEfficiency，IPCE），通过将给定波长的入射光子转换为光电流来定义太阳能电池的有用性[23]。1.6有机太阳能电池的器件结构图1-2典型的有机太阳能电池器件结构完整的块状异质结有机太阳能电池如图1-2所示，有机器件通常相对于常规器件是倒置的，并且具有透明阴极，光通过该阴极进入。常规的太阳能电池通常允许光从阳极侧进入，而阳极本身由导电材料的网格组成。有机电池由至少四个不同的层组成，不计基底，该基底可以是玻璃或某种柔性的透明聚合物。在衬底的顶部放置阴极。氧化铟锡（ITO）由于其透明性而成为流行的阴极材料，并且涂有ITO的玻璃基板可商购获得。可以在阴极和活性层之间施加一层导电聚合物混合物3，4-乙烯二氧噻吩单体/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT-PSS）。PEDOT–PSS层具有多种功能。它不仅可以用作空穴传输和激子阻挡剂，还可以使ITO表面
山东师范大学硕士学位论文8图1-3PT基供体均聚物的一种化学结构1.7.1.2D1-D2型供体聚合物D1-D2型共聚物在这里被分类为供体聚合物，其中分子主链由交替的富电子单元组成。许多报告也将其中一些共聚物归类为D-A型，这是由于部分富电子单元被吸电子取代基修饰后可充当“弱电子受体”[37-40]。在D1-D2型共聚物中，BDT和噻吩交替共聚物是最具代表性的共聚物。通过在噻吩主链上引入氟原子并用不同的侧链修饰BDT，氟化和烷基噻吩基取代降低了能级并降低了相关器件中的电荷重组损失，从而获得较高的能量转化效率[41-43]。此系列化合物如图1-4所示。图1-4D1-D2型供体共聚物的一种化学结构1.7.1.3D-A型供体共聚物（1）苯并噻二唑基共聚物2,1,3-苯并噻二唑（BT）由于其强大的电子接受能力而被广泛用于构建D-A型LBG和MBG共聚物。使用富勒烯衍生物作为受体，在由烃类溶剂加工而成的基于MBG聚合物的OSC中实现了高达11.7％的高效率[44-46]。（2）苯并三唑类聚合物与BT单元相比，苯并三唑（BTA）具有较弱的电子缺陷强度，其中N2位上的孤对电
【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)
[2]太阳能利用现状和前景分析[J]. 张治国,王茹玉. 山东工业技术. 2019(03)
[3]有机太阳能电池的发展、应用及展望[J]. 黄辉. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2017(06)
[4]有机太阳能电池简介[J]. 侯晓远. 光学与光电技术. 2017(06)
[5]太阳能光伏发电发展及应用综述[J]. 巩赞超,鞠振河. 山东工业技术. 2017(20)
[6]太阳能电池有机电子传输材料研究新进展[J]. 吴启超,袁小亲,陆振欢,刘勇平,杨建文,海杰峰,张灵志. 材料导报. 2016(11)
[7]太阳能利用技术及其应用[J]. 闫云飞,张智恩,张力,代长林. 太阳能学报. 2012(S1)
本文编号：3411724
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机太阳能电池的工作原理
山东师范大学硕士学位论文6件）下产生的最大光电流密度，或者换句话说，它表示在零施加电势下在各个电极处产生并最终收集的电荷载流子的数量，它由符号JSC表示。尽管此时没有产生电源，但是，JSC标志着电源的开始。3.填充因子（FillFactor）：是确定OSC的PCE的重要参数，由符号FF来表示，有机太阳能电池的能量转化效率由其J-V特性作为JSC、VOC和FF的乘积来计算。而且，有机太阳能电池的J-V特性曲线的形状由FF表征，FF是最大输出功率与VOC和JSC乘积之比。4.光电转换效率（PCE）：指入射的光能转化成有效电能的百分之比值。5.外量子效率（ExternalQuantumEfficiency）：又称为入射光子-电子转换效率（IncidentPhotontoCurrentEfficiency，IPCE），通过将给定波长的入射光子转换为光电流来定义太阳能电池的有用性[23]。1.6有机太阳能电池的器件结构图1-2典型的有机太阳能电池器件结构完整的块状异质结有机太阳能电池如图1-2所示，有机器件通常相对于常规器件是倒置的，并且具有透明阴极，光通过该阴极进入。常规的太阳能电池通常允许光从阳极侧进入，而阳极本身由导电材料的网格组成。有机电池由至少四个不同的层组成，不计基底，该基底可以是玻璃或某种柔性的透明聚合物。在衬底的顶部放置阴极。氧化铟锡（ITO）由于其透明性而成为流行的阴极材料，并且涂有ITO的玻璃基板可商购获得。可以在阴极和活性层之间施加一层导电聚合物混合物3，4-乙烯二氧噻吩单体/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT-PSS）。PEDOT–PSS层具有多种功能。它不仅可以用作空穴传输和激子阻挡剂，还可以使ITO表面
山东师范大学硕士学位论文8图1-3PT基供体均聚物的一种化学结构1.7.1.2D1-D2型供体聚合物D1-D2型共聚物在这里被分类为供体聚合物，其中分子主链由交替的富电子单元组成。许多报告也将其中一些共聚物归类为D-A型，这是由于部分富电子单元被吸电子取代基修饰后可充当“弱电子受体”[37-40]。在D1-D2型共聚物中，BDT和噻吩交替共聚物是最具代表性的共聚物。通过在噻吩主链上引入氟原子并用不同的侧链修饰BDT，氟化和烷基噻吩基取代降低了能级并降低了相关器件中的电荷重组损失，从而获得较高的能量转化效率[41-43]。此系列化合物如图1-4所示。图1-4D1-D2型供体共聚物的一种化学结构1.7.1.3D-A型供体共聚物（1）苯并噻二唑基共聚物2,1,3-苯并噻二唑（BT）由于其强大的电子接受能力而被广泛用于构建D-A型LBG和MBG共聚物。使用富勒烯衍生物作为受体，在由烃类溶剂加工而成的基于MBG聚合物的OSC中实现了高达11.7％的高效率[44-46]。（2）苯并三唑类聚合物与BT单元相比，苯并三唑（BTA）具有较弱的电子缺陷强度，其中N2位上的孤对电
【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)
[2]太阳能利用现状和前景分析[J]. 张治国,王茹玉. 山东工业技术. 2019(03)
[3]有机太阳能电池的发展、应用及展望[J]. 黄辉. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2017(06)
[4]有机太阳能电池简介[J]. 侯晓远. 光学与光电技术. 2017(06)
[5]太阳能光伏发电发展及应用综述[J]. 巩赞超,鞠振河. 山东工业技术. 2017(20)
[6]太阳能电池有机电子传输材料研究新进展[J]. 吴启超,袁小亲,陆振欢,刘勇平,杨建文,海杰峰,张灵志. 材料导报. 2016(11)
[7]太阳能利用技术及其应用[J]. 闫云飞,张智恩,张力,代长林. 太阳能学报. 2012(S1)
本文编号：3411724
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