基于蒽并二噻吩的光伏材料的合成及在有機(jī)太陽能電池上的應(yīng)用.pdf

1、在過去的幾十年中，研究者們合成了大量新的活性層光伏材料，使用多種太陽能電池結(jié)構(gòu)和器件后處理方法來優(yōu)化轉(zhuǎn)換效率。設(shè)計和合成新的活性層材料并通過器件結(jié)構(gòu)和后處理方法的優(yōu)化來提高轉(zhuǎn)換效率仍是有機(jī)太陽能電池的研究重點(diǎn)。迄今為止，無論是小分子光伏材料還是聚合物光伏材料大多是用苯并二噻吩作為給體的單元，只有少部分研究者在努力開發(fā)其他有應(yīng)用價值的給體材料。本文首先設(shè)計和合成了一系列基于蒽并二噻吩衍生物為給體單元，吡咯并吡咯二酮衍生物或苯并噁二唑衍生物

2、、噻吩并吡咯二酮衍生物為受體單元的聚合物光伏材料；設(shè)計和合成了一種以蒽并二噻吩衍生物為中間給體核、苯并噻二唑為受體單元的小分子光伏材料。并表征了上述合成的光伏材料的化學(xué)、物理以及光伏性能，研究了材料結(jié)構(gòu)、器件結(jié)構(gòu)和光伏性能之間的關(guān)系，得出了以下結(jié)論：（1）通過將蒽并二噻吩衍生物引入聚合物的主鏈中，比苯并二噻吩相比有更低的HOMO能級，從而得到更大的開路電壓；增大了共軛平面，提高了遷移率?；?PADTFBO的有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1

3、.83％，此效率是目前為止通過傳統(tǒng)合成方法制備的D-A型聚合物光伏材料的最高轉(zhuǎn)換效率。（2）通過將基于蒽并二噻吩衍生物的D-A型聚合物光伏材料應(yīng)用于兩種不同的器件結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)反型器件結(jié)構(gòu)的效率是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩倍，這種結(jié)果表明可以通過器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來使材料得到最大轉(zhuǎn)換效率。（3）通過對活性層表面用極性溶劑（例如甲醇、乙醇、異丙醇）處理，有機(jī)太陽能的轉(zhuǎn)換效率有了大幅提高。極性溶劑可以調(diào)節(jié)相分離尺寸、清洗掉多余的添加劑，有利于電子和空穴的產(chǎn)生和傳