溶液過程D-A-D-A-D延長結(jié)構(gòu)有機小分子光伏材料的合成與性質(zhì).pdf

1、有機太陽能電池目前已經(jīng)成為光電領(lǐng)域的研究熱點。基于可溶液加工的體異質(zhì)結(jié)有機薄膜太陽能電池(BHJ-OSCs)，作為一種新型技術(shù)，其轉(zhuǎn)換效率目前雖然無法與無機太陽能電池相比，但它擁有許多無機材料及器件無可比擬的優(yōu)勢，如:種類多，電池輕，制備成本低，柔韌性好，制作工藝簡單等。
　　目前溶液過程有機小分子光伏材料的研究主要集中于D-A-D和A-D-A結(jié)構(gòu)的分子。為了開拓研究思路，本文設(shè)計合成了基于D-A-D-A-D結(jié)構(gòu)的有機小分子光伏材

2、料，通過延長共軛結(jié)構(gòu)降低帶隙，同時通過增加D-A(A-D)結(jié)構(gòu)單元促進(jìn)分子內(nèi)電荷遷移，以期實現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　本論文采用3，6-咔唑為中間給電子單元(D)，以三苯胺為端基給電子單元(D)，以苯駢三氮唑(BTA)、含有烷氧鏈的苯并噻二唑(BT)分別作為吸電子單元(A)，同時引入單鍵、雙鍵、氰基乙烯基及三鍵等分別作為橋鍵合成了兩個系列的小分子光伏材料。結(jié)合密度泛函理論計算，紫外可見吸收光譜及循環(huán)伏安測試表明這些分子均具有較強

3、的光吸收能力和與受體材料相匹配的能級，可用作BHJ-OSCs的給體材料。因此進(jìn)行了器件制備及光電性能測試。光電數(shù)據(jù)研究表明，相對于苯駢三氮唑系列（BTA系列），基于含有烷氧鏈的苯并噻二唑為吸電子單元的系列化合物（BT系列）具有更高的光電轉(zhuǎn)化效率（3.39％-3.99％）和更高的短路電流密度（11.6mAcm-2）。同時本文探索了分子材料橋鍵、吸電子單元及延長結(jié)構(gòu)與材料光伏性能的關(guān)系。研究表明:單鍵對應(yīng)的分子具有更高的光電轉(zhuǎn)化效率，具有吸