聚合物太陽能電池的性能優(yōu)化及D-A-D型苯并噻二唑衍生物光伏材料的合成與性能研究.pdf

1、有機/聚合物太陽能電池具有成本低、易加工、可彎曲和高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點，近年來越來越受研究者的關(guān)注。本論文詳細介紹了有機太陽能電池的工作原理與發(fā)展現(xiàn)狀。針對有機/聚合物太陽能電池存在的問題，本論文從聚合物太陽能電池的器件工藝和給體材料的分子結(jié)構(gòu)著手，展開了基于側(cè)鏈型苯并二噻吩-噻吩共聚物的聚合物太陽能電池的性能優(yōu)化，以及D-π-A-π-D有機小分子光伏給體材料的合成與性能研究。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)聚合物太陽能電池的性能

2、優(yōu)化：以課題組合成的側(cè)鏈型苯并二噻吩-噻吩共聚物(PBDT-TDPP)為給體材料，富勒烯衍生物為受體材料，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/Active Layer/Interface Modification Layer/Al的聚合物太陽能電池。著重考察了受體材料的類型、溶劑、活性層厚度、退火條件，以及有機界面修飾層等因素對聚合物太陽能電池的器件性能影響，在AM1.5(100mW/cm2)模擬太陽光照射下，優(yōu)化得到了能量轉(zhuǎn)換效率

3、(PCE)高達6.98％的高性能聚合物太陽能電池。
　　(2)D-π-A-π-D有機小分子光伏給體材料的合成與性能研究：以苯并噻二唑(BT)為受體(Acceptor)單元，芴衍生物為給體(Donor)單元，噻吩為π橋，設(shè)計合成了一類D-π-A-π-D型苯并噻二唑衍生物有機小分子光伏材料，并通過核磁共振氫譜和飛行時間質(zhì)譜表征了其分子結(jié)構(gòu)；研究了這類D-π-A-π-D型苯并噻二唑衍生物的紫外吸收、光致發(fā)光、熱穩(wěn)定、液晶、電化學、空穴遷

4、移率等性能。以這類D-π-A-π-D型苯并噻二唑衍生物為有機太陽能電池的給體材料，以PC61BM為受體材料，制作了一系列本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)有機太陽能電池器件，探討了材料的液晶性能及烷基鏈的長度對器件光伏性能的影響。當給體材料為4,7-二(5-(9,9-二甲基-2-辛基)-2-芴基)苯并噻二唑[(C8Fl-Th)2BT]時，器件的最高PCE值為0.96%。在此基礎(chǔ)上，當受體材料替換為PC71BM時，在AM1.5(100mW/cm2)模擬