咔唑-苯并噻二唑延伸型小分子的設(shè)計(jì)及其橋鍵效應(yīng)的研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文咔唑一苯并噻二唑延伸型小分子的設(shè)計(jì)及其橋鍵效應(yīng)的研究。DesignofexpandedCarbazole—benzothiadiazoIebasedsmallmolecularsandtheir／1C—linkageeffect學(xué)號(hào)：21307169完成日期：2Q!魚生魚旦魚旦大連理工史學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要有機(jī)小分子光伏給體材料由于化學(xué)結(jié)構(gòu)易于修飾，材料易于提

2、純，批次之間良好的再現(xiàn)性，因而成為目前有機(jī)光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。迄今為止，有機(jī)小分子太陽能電池最高的效率已經(jīng)達(dá)到了1008％，表明有機(jī)小分子太陽能電池有著光明的前景。在過去的幾年中，A—D—A型小分子由于結(jié)構(gòu)多樣化，能級(jí)易調(diào)控，光伏性能良好，因而受到了廣泛關(guān)注。如今研究者們對(duì)ADA型分子的設(shè)計(jì)工作大多集中于分子內(nèi)給、受體基團(tuán)的優(yōu)化等方向，與此同時(shí)，很少有研究者針對(duì)延伸結(jié)構(gòu)和橋鍵效應(yīng)進(jìn)行研究。因此本論文在以3，6咔唑?yàn)橹虚g給體基團(tuán)的AD

3、A型分子FBT基礎(chǔ)上，分別引入不同的橋鍵(苯基，苯乙烯基，氰基苯乙烯基，苯乙炔基)和另一給體基團(tuán)三苯胺合成了延伸型橋鍵分子FSBT，F(xiàn)EBT，F(xiàn)ECNBT和FTBT，并以此研究了延伸結(jié)構(gòu)和橋鍵效應(yīng)對(duì)分子光伏性能的影響。對(duì)這些分子進(jìn)行光電性能表征后發(fā)現(xiàn)：一方面，延伸分子結(jié)構(gòu)后分子構(gòu)象發(fā)生彎曲，呈現(xiàn)“碗型”；另一方面，引入不同橋鍵及三苯胺會(huì)有效延長分子共軛長度，使分子吸收發(fā)生紅移。此外，不同橋鍵及三苯胺的引入均大幅度的減小了分子電化學(xué)帶寬，

4、尤其是具有吸電子性的氰基苯乙烯基、苯乙炔基橋鍵的引入對(duì)于降低電化學(xué)帶寬作用更顯著。光伏數(shù)據(jù)表明：(1)分子中引入不同的橋鍵及三苯胺基團(tuán)后分子的光伏性能得到大的提升；(2)在橋鍵分子FECNBT和FTBT中，由于氰基苯乙烯基和苯乙炔基橋鍵的強(qiáng)吸電子性，降低了分子HOMO能級(jí)，提升了器件開路電壓值，尤其是FECNBT電壓高達(dá)108V；(3)在橋鍵分子FSBT和FECNBT中，由于苯基和氰基苯乙烯基是非剛性的橋鍵，二者的引入緩和了分子的張力，

5、降低了相鄰基團(tuán)間的位阻，因此有利于電荷的傳輸并使器件具有較大的短路電流和效率。最后，基于上述測試結(jié)果，本文選擇兩個(gè)效率較高的橋鍵分子FSBT和FECNBT進(jìn)行溶劑蒸汽退火優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明基于FSBT／PC6lBM的器件適宜使用相對(duì)蒸氣密度較小的THF作為退火溶劑，通過探究最佳退火時(shí)間，器件填充因子從原來的033提升至060，器件效率也從原來266％提升至659％，增加25倍。此外，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基于FECNBT／PC6lBM的器件適宜