含噻唑和吲哚基團的有機光伏材料的合成及性能研究.pdf

1、能源問題是人類當前面臨的一個嚴峻問題。隨著化石能源的日益枯竭，新型可再生清潔能源的開發(fā)是科學工作者研究的重點。其中，有機太陽能電池（OSCs）作為一類低成本、清潔的可再生能源的利用方式，已經(jīng)成為時下科研和工業(yè)領域共同研究的熱點。目前，面臨的最大問題是有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率還沒辦法滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。在這個背景下，我們設計并合成了三類共七種有機太陽能電池材料，采用核磁共振、紅外光譜、飛行時間質(zhì)譜等測試方法對所合成的化合物進行了結(jié)構(gòu)表征

2、。并對這些材料的光物理、電化學和光伏性能進行了研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.設計并合成了兩個主鏈含有苯并二噻吩和噻唑，側(cè)鏈為苯并噻二唑并二噻吩（DTBT）及其衍生物(DTffBT)的聚合物(PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT)，并對其光物理、電化學和光伏性能做了測試。兩個聚合物(PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT)都具有相當?shù)偷腍OMO能級，分別是-5.58 eV和-5.59 eV。應用到本體異質(zhì)結(jié)太陽

3、能電池中，使用PC61BM作為電子受體時，PT-Tz-DTBT和PT-Tz-DTffBT得到的光電轉(zhuǎn)換效率分別是2.63％和3.75%。使用PC71BM作為受體時，PT-Tz-DTffBT的正向器件和反向器件得到的效率分別是3.65%和4.42%。
　　2.設計并合成了兩種含三苯胺和吲哚的D-D-π-A型有機染料（SD1和SD2）。并將其應用到染料敏化太陽能電池（DSSCs）當中。還首次將SCN基團引入到純有機染料(SD2)中，并

4、研究了這個基團對其光物理，電化學和光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，這個基團的引入，使該染料的光伏性能得到了加強。在AM1.5的模擬太陽光照下，基于SD2的電池獲得了6.74%的能量轉(zhuǎn)換效率，而沒有SCN基團的SD1的效率僅有5.53%。
　　3．設計并合成了三個D-π-A型的有機染料分子(LD1、LD2和LD3)。并應用到了染料敏化太陽能電池中。研究了分子中的噻吩支鏈結(jié)構(gòu)的不同對其性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，支鏈為共軛結(jié)構(gòu)的分子光電轉(zhuǎn)換效率更