基于喹喔啉的有機光伏材料的合成與性能研究.pdf

1、有機小分子光伏材料由于具有結構確定、易于制備和提純、易于修飾、重復性好等特點受到廣泛關注。理想的光伏材料應具備寬而強的光吸收能力，合適的HOMO-LUMO能級，高載流子遷移率和較好的成膜性等特點。喹喔啉(Qx)是一種常見的強吸電子單元(A)，它與給電子單元(D)偶聯(lián)之后，易得到窄帶系的化合物，同時它的共軛結構賦予了它良好的載流子傳輸性能。鑒于此，本文從分子設計的角度出發(fā)，以Qx為吸電子單元，以三苯胺(TPA)為給電子單元，同時引入脂肪族

2、側鏈和烷氧鏈增加分子溶解性，而且將氰基引入共軛橋鍵上，設計并合成了一系列D-A-D型有機小分子太陽能電池光伏材料。
　　通過核磁共振對目標化合物的結構進行表征，并通過密度泛函理論計算、紫外-可見吸收光譜及電化學等方法研究了有機小分子材料的光物理和電化學性能。將合成的材料作為給體材料、PC61BM為受體材料制作溶液過程有機小分子太陽能電池，并測試光伏器件的性能。測試結果表明:(1) D-A-D結構的烷氧基取代的Qx系列材料具有較低的

3、HOMO能級，從而獲得較高的開路電壓(Voc)，超過1V。(2)脂肪族側鏈和烷氧鏈的引入能夠增加分子的溶解性，但也影響分子的平面性，從而導致較低的短路電流密度(Jsc)。(3)引入雙鍵氰基和碳碳三鍵能夠有效降低材料的HOMO能級，從而得到較高的Voc。(4)在一系列D-A-D型的Qx材料中，TPACNTQx表現(xiàn)出最好的光伏性能:光電轉化效率(PCE)為6.25％，Voc為0.95 V，Jsc為14.08 mA'cm-2，填充因子為47％