基于吡咯并吡咯烷酮結(jié)構(gòu)的窄帶隙小分子液晶調(diào)控P3HT-ZnO雜化本體異質(zhì)結(jié)微觀形貌及其性能優(yōu)化.pdf

1、近年來，共軛聚合物/無機(jī)半導(dǎo)體納米晶雜化體相異質(zhì)結(jié)型太陽能電池（以下簡稱為有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池）由于綜合了兩種材料的優(yōu)點(diǎn)：既利用了無機(jī)半導(dǎo)體納米晶電子遷移率高、物理和化學(xué)穩(wěn)定性好、光學(xué)性能可調(diào)的特點(diǎn)；又保留了高分子材料良好的柔韌性和可加工性，質(zhì)量輕、成本低，可制備大面積器件等優(yōu)點(diǎn)，使低成本、高效率太陽能電池的實(shí)現(xiàn)成為可能，而成為太陽能電池研究的一大熱點(diǎn)。由于受共軛聚合物中激子擴(kuò)散長度的影響，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)高效的載流子傳輸，獲得納米尺度

2、上微觀結(jié)構(gòu)有序的互穿導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)活性層是制備高效穩(wěn)定有機(jī)/無機(jī)雜化體相異質(zhì)結(jié)太陽能電池的關(guān)鍵。液晶性物質(zhì)因其具有獨(dú)特的自組裝和有序取向能力，能夠形成納米尺度上有序的微觀形貌而備受關(guān)注，將液晶性物質(zhì)應(yīng)用于有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池，將提供一條有效的調(diào)控雜化體系微觀形貌的途徑。
　　針對于此，本課題成功地合成了基于吡咯并吡咯烷酮結(jié)構(gòu)的窄帶隙小分子液晶：3,6-雙(5-(4-己基苯基)-2-噻吩基)-2,5-雙(2-乙基己基)-2,5-二

3、氫吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮（DPP-TP6），并將其作為第三組份引入聚（3-己基噻吩）（P3HT）/ZnO雜化體系，旨在利用液晶小分子的有序取向能力調(diào)控雜化本體異質(zhì)結(jié)微觀形貌，提高其微觀結(jié)構(gòu)有序性，并以此為基礎(chǔ)，提高光伏器件光電轉(zhuǎn)換效率。研究表明，DPP-TP6液晶小分子的加入，能夠明顯改善ZnO納米晶的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高 ZnO在有機(jī)相中分散性。更為有趣的是，經(jīng)過液晶態(tài)溫度（140℃）熱退火處理后，DPP-TP6的有序取向能

4、夠誘導(dǎo)P3HT鏈段形成有序堆砌，提高其結(jié)晶性及有序性，進(jìn)而提高微觀結(jié)構(gòu)的有序性，為載流子傳輸提供有序通道。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在DPP-TP6液晶驅(qū)動(dòng)下，P3HT/ZnO雜化薄膜微觀形貌得到明顯優(yōu)化，達(dá)到納米尺度的微相分離，從而器件的短路電流（Jsc）和填充因子（FF）均得到提高。此外，DPP-TP6為窄帶隙液晶小分子，其的加入還能夠擴(kuò)大活性層的光譜響應(yīng)范圍，起到敏化作用，對短路電流的提高起到一定作用。該研究工作表明，引入窄帶隙小分子液晶是優(yōu)