基于苯并二噻吩为核的小分子给体材料的设计、合成与器件表征

发布时间：2023-08-11 19:57

　　有机小分子(SM)由于具有一些独特的优势,包括易提纯、有确定的分子量、能级易调控等,所以小分子有机太阳能电池(SM-OSCs)引起了越多越多的关注。为了进一步提高太阳能电池的能量转换效率(PCE),本论文中,我们设计并合成了三个基于苯并二噻吩(BDT)为核的A-D-A型小分子给体材料,并且制备了富勒烯体系和非富勒烯体系的SM-OSCs。我们紧密围绕共混膜形貌和器件性能关系开展研究,从分子设计和器件优化两方面来提升光伏性能,主要研究内容如下:1.以烷基噻吩取代的BDT单元(BDT-T)为核,噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)偶联两个噻吩作为π桥,并且3-乙基罗丹宁为端基合成了一种小分子给体BTTR。BTTR具有1.78e V的光学带隙,低的HOMO能级(-5.32 e V)和较高的空穴迁移率(1.01×10-3 cm V-1 s-1)。在AM 1.5G,100 m W cm-2的光照条件下,基于BTTR:PC71BM(1:0.8,w/w)的光伏器件经过四氢呋喃溶剂退火处理获得了8.0%的PCE。2.以BDT-T为核,噻唑并[5,4-d]噻唑(TTz)偶联两个噻吩作为π桥,并且3-乙基罗丹宁...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 有机太阳能电池的简述
        1.2.1 有机太阳能电池的发展
        1.2.2 有机太阳能电池的工作原理
        1.2.3 有机太阳能电池的光伏参数
        1.2.4 有机太阳能电池的分类和结构
    1.3 有机太阳能电池材料
        1.3.1 有机光伏材料的分子设计理念
        1.3.2 有机太阳能电池给体材料
        1.3.3 有机太阳能电池受体体材料
    1.4 本论文的设计思想和主要研究内容
第二章 基于苯并二噻吩为核、并噻吩为桥连单元的小分子给体的设计、合成与器件表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品、试剂、测试条件以及方法
        2.2.2 有机小分子BTTR的合成
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料中间体和小分子BTTR的制备
        2.3.2 热稳定性分析
        2.3.3 紫外-可见吸收光谱
        2.3.4 电化学性能
        2.3.5 理论计算
        2.3.6 光伏器件性能
        2.3.7 活性层共混膜形貌
        2.3.8 载流子迁移率
    2.4 本章小结
第三章 基于苯并二噻吩为核、并噻唑为桥连单元的小分子给体的设计、合成与器件表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品、试剂、测试条件以及方法
        3.2.2 有机小分子BTTzR的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料中间体和小分子BTTzR的制备
        3.3.2 热稳定性分析
        3.3.3 紫外-可见吸收光谱
        3.3.4 电化学性能
        3.3.5 理论计算
        3.3.6 X射线衍射
        3.3.7 光伏器件性能
        3.3.8 活性层共混膜形貌
        3.3.9 载流子的迁移率
    3.4 本章小结
第四章 基于苯并二噻吩为核、苯并二噻吩-4,8-二酮为桥连单元的小分子给体的设计、合成与器件表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品、试剂、测试条件以及方法
        4.2.2 有机小分子BBDDR的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料中间体和小分子BBDDR的制备
        4.3.2 热稳定性分析
        4.3.3 紫外-可见吸收光谱
        4.3.4 电化学性能
        4.3.5 理论计算
        4.3.6 光伏器件性能
        4.3.7 活性层共混膜形貌
        4.3.8 载流子的迁移率
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人公开发表的论文
附录A 实验原料及试剂
附录B 仪器及测试方法
附录C 有机小分子终产物的相关谱图表征
致谢



本文编号：3841661