有机小分子太阳能电池给体材料的设计合成及光伏性能研究

【摘要】：小分子有机太阳能电池材料具有独特的优点比如：易于分离提纯、明确的分子结构和较高的迁移率等，因此成为有机太阳能电池材料的重要研究热点之一。 本文综述了有机小分子太阳能电池研究的基本情况，包括：电池的基本原理、材料和器件结构以及目前的发展状况。针对可溶液加工的制备工艺需求，设计并合成了三个系列的有机小分子给体材料。通过调节小分子材料的吸电子尾端、共轭长度和分子结构，构建了新型的有机小分子太阳能电池给体材料。期望通过对材料化学结构的改变来调控光学吸收、能级结构、迁移率和器件性能。具体研究结果如下： 1.以噻吩并二酰亚胺受体单元为核心，构建了新型小分子给体材料TPD-CN，成功获得了具有宽光谱吸收的窄带隙的新型给体材料。 2.通过Suzuki偶联和Heck反应合成了基于三苯胺给体单元的星型小分子给体材料TPA-TBT-CN、TPA-TBT-R和TPA-TBT-V-CN，这三种材料均具有良好的溶解性和热稳定性。尾端吸电子基团和共轭链长的调节，明显拓宽了材料的吸收光谱。 3.以三苯胺为核，吸光单元TBT为桥，合成了两种具有不同强吸电子末端基团的线形小分子给体材料。这两种材料具有溶解性好、热稳定和宽光谱吸收的特点。期望通过线形和星形分子化学构型和器件性能的相关性，探索高性能有机小分子太阳能电池材料的有效设计思路。 【关键词】：有机太阳能电池 可溶液加工 小分子 给体
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O621.13;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第1章 文献综述10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 有机太阳能电池的发展历史10-14
• 1.2.1 有机聚合物太阳能电池10-13
• 1.2.2 可溶液加工的有机小分子太阳能电池13-14
• 1.3 有机小分子太阳能电池的器件结构14-15
• 1.4 有机小分子太阳能电池性能的影响因素15-18
• 1.4.1 光吸收17
• 1.4.2 载流子迁移率17-18
• 1.4.3 能级18
• 1.5 有机小分子太阳能电池活性层材料18-27
• 1.5.1 给体材料18-26
• 1.5.2 受体材料26-27
• 1.6 本论文的设计思想与研究内容27-30
• 第2章 基于噻吩并二酰亚胺给受体小分子的合成、表征及光伏性能研究30-42
• 2.1 引言30-31
• 2.2 小分子的合成31-35
• 2.2.1 试剂和仪器31-32
• 2.2.2 小分子合成32-35
• 2.3 结果与讨论35-40
• 2.3.1 小分子的合成与结构表征35-37
• 2.3.2 小分子热学性质研究37
• 2.3.3 小分子吸光性质研究37-38
• 2.3.4 小分子电化学性质研究38-39
• 2.3.5 光伏性能研究39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第3章 基于三苯胺的星型小分子给体材料的合成、表征及光伏性能的研究42-60
• 3.1 引言42-43
• 3.2 小分子的合成43-51
• 3.2.1 试剂和仪器43-44
• 3.2.2 小分子合成44-51
• 3.3 结果与讨论51-58
• 3.3.1 合成与结构表征51-53
• 3.3.2 热力学性质研究53-54
• 3.3.3 小分子吸光性质研究54-55
• 3.3.4 电化学性质研究55-57
• 3.3.5 光伏性能研究57-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 基于三苯胺的线型小分子给体材料的合成、表征及光伏性能的研究60-70
• 4.1 引言60-61
• 4.261-64
• 4.2.1 试剂和仪器61-62
• 4.2.2 小分子给体材料的合成62-64
• 4.3 结果与讨论64-69
• 4.3.1 合成与结构表征64-65
• 4.3.2 热力学性质研究65-66
• 4.3.3 小分子吸光性质研究66-67
• 4.3.4 电化学性质研究67-68
• 4.3.5 光伏性能研究68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-82
• 攻读硕士期间已发表的论文82-84
• 致谢84

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