【摘 要】
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有机太阳能电池具有质量轻、材料来源广、成本低、柔性强以及可大面积卷对卷生产等特点,具有良好的研究价值和广阔的应用前景。单组分有机太阳能电池以单一组分作为光敏层,从材料角度有效解决了双组分电池中活性层材料的自聚集问题,有利于有机光伏器件稳定性的提升。目前,基于双缆共轭聚合物的单组分太阳能电池效率已经超过8%,但是相比于双组分电池仍有一定差距。因此,本文从材料结构设计合成的角度出发,寻求可以提升单组分
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有机太阳能电池具有质量轻、材料来源广、成本低、柔性强以及可大面积卷对卷生产等特点,具有良好的研究价值和广阔的应用前景。单组分有机太阳能电池以单一组分作为光敏层,从材料角度有效解决了双组分电池中活性层材料的自聚集问题,有利于有机光伏器件稳定性的提升。目前,基于双缆共轭聚合物的单组分太阳能电池效率已经超过8%,但是相比于双组分电池仍有一定差距。因此,本文从材料结构设计合成的角度出发,寻求可以提升单组分电池性能的双缆共轭高分子新结构,并进一步研究了宽带隙的双缆共轭聚合物的室内光伏应用。主要研究结果如下:1、通过炔烃和叠氮基团之间的Click反应,利用由三唑单元和烷基链组成的半柔性连接单元,设计并合成了两种具有不同链长(C6H12-三唑和C12H24-三唑)的新型双缆共轭聚合物P1和P2。与全柔性的脂肪烷基链相比,三唑单元的引入增强了共轭聚合物的结晶性,有利于聚合物的规整排列。将P1和P2应用到单组分有机太阳能电池中,分别表现出了1.39%和2.03%的光电转化效率。2、通过在给体骨架上引入额外的两个Cl原子,设计并合成了一种新的宽带隙双缆共轭聚合物PBDBNDI-4Cl。与JP02相比,引入电负性强的Cl原子降低了双缆聚合物的HOMO能级。将这种双缆聚合物应用到单组分室内光伏电池中,获得了1 V的高开路电压和超过13%的光电转化效率。较高的开路电压证明了单组分光伏器件在有机室内光伏中应用的可行性,这为单组分室内有机光伏活性层材料的开发提供了新的思路。
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