基于小分子受体的三元有机太阳能电池的构筑和性能研究

发布时间：2021-12-24 11:55

　　有机太阳能电池（OSCs）以其成本低、质量轻以及可制备成半透明柔性器件等独特优点受到了世界范围内科研工作者的广泛关注,但目前其仍有能量转换效率（PCE）较低,难以制成厚膜及大面积器件、热稳定性较差等缺点,这些成为制约OSCs工业化进程的重要因素。为了提高OSCs的PCE以及获得具有商业研发价值的有机太阳能电池材料和器件,本论文通过在基于聚合物给体:富勒烯受体（D:FA）的PBDB-T:PC₇₁BM类二元体系中引入小分子非富勒烯受体（NFA）材料作为第三组分,构筑了两类三元有机太阳能电池,重点研究了作为第三组分的小分子非富勒烯受体材料的引入对三元电池体系的光电性质、薄膜形貌、光伏性能以及光热稳定性等方面的影响。主要内容如下:1.设计合成了七环芳烃类小分子NFA材料DTCFOIC,并与中带隙聚合物给体PBDB-T共混制备了D:FA类二元OSCs,获得了6.92%的PCE。在此基础上,把DTCFOIC作为第三组分引入到PBDB-T:PC₇₁BM的二元体系中,构筑了相应的D:FA:NFA类三元有机太阳能电池PBDB-T:PC₇₁... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

柔性太阳能器件与硅太阳能电池

太阳能电池领域的主流[2]。2004 年，C. J. Brabec 等采用聚（3-己基噻吩）(P3HT)作为给体，富勒烯衍生物 PCBM 作为受体，在二者共混之后作为活性层制备的有机光伏器件的 PCE 达到了 3.85%[3]。2005 年，杨阳等对基于 P3HT:PCBM 体系的二元器件采用了溶剂处理和热处理的器件优化手段，使有机太阳能电池的 PCE 提高到了4.37%[4]。2007 年，Jin Young Kim 等改变了器件工艺，选择 P3HT:PC71BM 与PCPDTBT:PCBM 作为活性层制备了第一个叠层器件。相对于单结器件，叠层器件具有更宽的吸收范围，使得 PCE 进一步提高到 6%[5]。2008~2009 年，俞陆平课题组报道了基于 PTB6 及 PBDTTT-CF 作为给体材料，富勒烯作为受体材料制备的本体异质结器件分别获得 6.10%和 7.74%的能量转换效率[6,7]。

SSC6H13C6H13C6H13C6H13OONCCNCNNCIDICSSSSC6H13C6H13OONCCNCNNCXXXITIC X= HIT-4F X= FN NS SC4H9C2H5C4H9C2H5C11H23C11H23OOCNNCCNCNFF FFNNO OOOSSC8H17C10H21C8H17C10H21N2200nSSC6H13C6H13C6H13C6H13OONCCNCNNCFFFFIEICO-4FS SOOC4H9C2H5C4H9C2H5OOPC71BMY6图 1.3 常见的有机太阳能电池受体材料的结构式相比于其他类型的器件结构，叠层器件具有宽的吸收范围和低的能量损失，该类有机太阳能电池有着目前在该领域最高的 PCE（17.3%）[26]。而通过在活性层中加入第三组分，三元有机太阳能电池亦能类似于叠层器件实现活性层吸收范围的拓宽，因此，三元有机太阳能电池也受到了科研工作者的广泛关注[27-32]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Large-area,Flexible Polymer Solar Cell Based on Silver Nanowires as Transparent Electrode by Roll-to-Roll Printing[J]. Yi-fan Zhao,Wen-jun Zou,Huan Li,吕琨,延卫,魏志祥.  Chinese Journal of Polymer Science. 2017(02)



本文编号：3550441