小分子有機太陽能電池給體材料的設計、合成及應用.pdf

1、使用有機半導體材料代替無機材料構成器件核心部分的有機太陽能電池正逐漸成為太陽能電池發(fā)展的一個新方向。根據材料分子量的大小，有機太陽能電池又可分為聚合物太陽能電池和小分子有機太陽能電池。相比高分子材料，小分子材料更易合成，且純凈度高、可重復性好、結構易調整。近年來，在小分子有機太陽能電池的研究中，設計開發(fā)新型給體材料一直是核心的研究內容之一。
　　本論文引入了染料敏化太陽能電池的有機光敏染料中常用的吩噻嗪單元，設計并合成了具有D-π

2、-A結構的化合物PTZ1和具有A-π-D-π-A結構的化合物PTZ2。經測試，與D-π-A結構的PTZ1相比，具有A-π-D-π-A對稱結構的PTZ2對于波長在400 nm-700nm范圍的太陽光有更好的吸收和轉換，并在薄膜狀態(tài)下表現出更好的固態(tài)堆積。分別將PTZ1和PTZ2作為給體材料與受體材料PC71BM混合，制備了反式結構的體異質結太陽能電池。相對基于PTZ1制備的電池，基于PTZ2制備的電池的光電轉換效率大幅提升，達到了3.25

3、％。
　　為了獲得更高的光電轉換效率，本論文又以吩噁嗪替換了PTZ1和PTZ2中的核心單元吩噻嗪，合成了化合物POZ4和POZ6。相比以吩噻嗪為核心單元的PTZ1和PTZ2，POZ4和POZ6的紫外-可見吸收有了較大程度紅移，其在薄膜狀態(tài)的最大吸收波長分別達到了578 nm和615nm。同時，POZ4和POZ6的耐熱性也有所提升，將它們與PC71BM混合制備的活性層在90℃進行15 min的退火處理后，制備了正式結構的體異質結太陽