论文部分内容阅读
有机太阳能电池(OSCs)和聚合物太阳能电池(PSCs)能够有效利用清洁的、可再生能源—太阳能,被视为是一种能够缓解能源危机的有效方法。有机光伏供体材料作为光伏器件中光活性层的重要组成,吸引了越来越多的研究者的关注。为了研究材料的光伏性能与分子结构的关系,本论文设计合成了两类电子给体(D)-受体(A)型有机光伏供体材料,即基于吡咯并吡咯二酮(DPP)、苯并噻二唑(BT)、三苯胺(TPA)及其衍生物的Dn-A型有机小分子光伏材料,以及基于DPP和BT侧链的三苯胺-alt-稠环芳烃D-D A型共聚物光伏材料,并通过核磁、质谱和元素分析等手段对材料结构进行了表征。通过测定材料的紫外-可见吸收(UV-vis)光谱、热失重(TGA)和循环伏安(CV)曲线,研究了材料的光学、热稳定和电化学性能。采用溶液加工的方法,制作了基于有机小分子/共聚物和PCBM共混的本体异质结(BHJ) OSCs器件。主要研究结果如下:1.以DPP和BT为A单元、TPA为D单元,获得了四种Dn-A型有机小分子光伏材料DPP-TPA、DPP-3TPA、BT-TPA和BT-3TPA。研究了两种不同A单元(DPP/BT)及D单元(TPA)的不同数量对小分子材料的光伏性能的影响。在模拟太阳光AM1.5,100mW/cm~2照射下,基于BT-3TPA的BHJ-OSCs器件表现出最好的光伏性能,其光电转换效率(PCE)为1.34%。其短路电流(Jsc)为4.89mA/cm~2,开路电压(Voc)为0.82V。2.以DPP和BT为侧基A单元,获得了D-D A型三苯胺-alt-苯并二噻吩共聚物(P1和P2)和三苯胺-alt-二氢茚并芴共聚物(P3和P4)四种光伏材料。其BHJ-PSCs的光伏性能数据表明:三苯胺-alt-二氢茚并芴共聚物器件较三苯胺-alt-苯并二噻吩共聚物器件具有更高的Voc和较低的PCE。基于DPP侧链的共聚物(P2和P4)具有良好的成膜性和较宽的太阳光响应,其器件显示了较高的Jsc。在模拟太阳光AM1.5,100mW/cm~2照射下,基于DPP侧链的P1共聚物的BHJ-OSCs表现出了最好的光伏性能,其PCE达到了2.36%,Jsc=7.12mA/cm~2,Voc=0.84V,FF=0.39。