有机光伏给受体材料理化性质对器件性能的影响

发布时间：2020-04-10 12:08

【摘要】：有机共轭半导体材料具有吸光系数较好,原材料制备简单,产品便携等优点而被广泛应用有机电子学领域。有机光伏是新型清洁能源技术,其器件结构特征为活性层使用具有电子给体和受体特性的有机半导体材料。本论文通过围绕噻吩并吲哚(TI)这一单元分别做出了一系列的聚合物供体以及非富勒烯小分子受体,并将它们进行了相关的测试,具体研究内容如下:基于课题组已经合成了非对称结构P-IR的PCE(光电转换效率)达到了5.83%,与此同时它的开路电压VOC为0.69 V,短路电流JSC为13.92 m A·cm-2,填充因子FF为61.8%,设计出了一个等规的聚合物给体结构,得到聚合物P-R,PCE达到为1.01%,与此同时它的开路电压VOC为0.59 V,短路电流JSC为0.61 m A·cm-2,填充因子FF为2.81%,通过理论计算,TEM测试,AFM测试等,探究了不等规聚合物比等规聚合物效率高的原因,发现退火影响了它的形貌使其出现堆积,进而影响了它的性能。采用噻吩并吲哚(TI)以及4,7-二溴苯并噻二唑(BT)使用碳氢活化合成到最后的单体。采用联二噻吩与苯并二噻吩(BDT)得到聚合物PTITT和聚合物PTIBDT。通过紫外测试和电化学测试对其研究发现,在薄膜中PTITT与PTIBDT在300-800 nm有较宽的吸收,它们的HOMO能级分别为-5.25 e V、-5.16 e V,能隙分别为1.5 e V、1.41 e V。聚合物PTIBDT无明显P型半导体特性,有一定N型半导体特性;PTITT有着10-4 cm2·V 1·s 1左右的迁移率,但从输出曲线可以看出场效应比较差。光伏性能聚合物PTIBDT的PCE达到为0.48%,与此同时它的开路电压VOC为0.61 V,短路电流JSC为2.9 m A·cm-2,填充因子FF为26.6%。将TI单元分别采用噻吩端TI偶联与苯环端TI偶联以及多一个噻吩环与少一个噻吩环做出两个非富勒烯受体小分子SM1,SM2。通过紫外测试和电化学测试对其研究发现,在薄膜中SM1与SM2在300-800 nm有较宽的吸收,它们的HOMO能级分别为-5.96 e V、-5.45 e V,能隙分别为1.66 e V、1.15 e V,光伏性能在进一步探索中。
【图文】：

图 1.1 太阳能电池的电流密度与电压曲线特征[10]规则式每秒都释放出巨大的能量，它穿越大气层到达多数的能量在到达大气层之前已经消失或者被大件下到达地面的太阳光谱，，我们可以看到关于波长长范围从二百八十纳米到四千纳米[12]的约 1000通量相结合的现象，大部分的太阳能量集中在可见用太阳能，聚合物太阳能电池的吸收谱图应该与太

图 1.1 太阳能电池的电流密度与电压曲线特征[10]规则式每秒都释放出巨大的能量，它穿越大气层到达多数的能量在到达大气层之前已经消失或者被大气件下到达地面的太阳光谱，我们可以看到关于波长长范围从二百八十纳米到四千纳米[12]的约 1000通量相结合的现象，大部分的太阳能量集中在可见用太阳能，聚合物太阳能电池的吸收谱图应该与太
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM914.4

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本文编号：2622207