新型富勒烯衍生物的合成以及在聚合物太陽能電池中的應用.pdf

1、聚合物太陽能電池具有制備過程簡單，低成本，輕質量，可大面積制作的優(yōu)點成為現(xiàn)代太陽能電池研究的新核心。但是聚合物太陽能電池需要在光電轉換效率、電池穩(wěn)定性等方面要做出很大的改進，才能達到商業(yè)化的目標。最近人們通過設計合成新的給體材料和器件的優(yōu)化，使得聚合物太陽能電池的效率突破10%，但是對于電子受體材料的研究卻比較少，目前使用最普遍的受體材料是PC60BM和PC70BM，因為它們有好的溶解性、高的電子遷移率和電子親和力。然而，他們在光譜吸收

2、在可見光區(qū)弱吸收以及其較低的LUMO軌道，限制以其為客體的聚合物太陽能電池效率的進一步提高。同時富勒烯衍生物的設計和其結構和性能的關系對聚合物太陽能電池的光伏器件的性能有著一定的影響。
　　本文主要以計算模擬為基礎，通過經(jīng)典的環(huán)加成反應設計合成新型螺形結構的的基于二苯并環(huán)戊二烯取代的富勒烯電子受體材料DBSCMA和 DBSCBA，并通過1HNMR，13CNMR，MALD-TOF和元素分析的等方法對結構進行了確認和表征。通過紫外吸收

3、和光電子能譜儀（UPS）得出了他們的能級軌道，結果與理論計算模擬的結果相符。并發(fā)現(xiàn)在可見光區(qū)域，他們相對于PC60BM有較強的吸收。最后將材料應用到聚合物太陽能器件中，使用P3HT作為給體材料，DBSCBA作為受體材料，通過對光敏層溶液比例的調節(jié)，器件退火溫度的調節(jié)和添加劑的優(yōu)化。當給體材料和受體材料的比例為11：9，退火溫度為110oC并加入2%的1,8-二碘辛烷（DIO）做添加劑時，得到的聚合物太陽能電池的光電轉換效率達到3.70%