【摘 要】
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自1986年邓青云团队报道有机太阳能电池以来,有机太阳能电池便以质轻可柔性、可半透明等优点受到了科研界和产业界的广泛关注。自2017年以来,有机太阳能电池的效率迎来了爆炸式增长,在短短的三年时间内,其效率从13%猛增至18%,这都得益于给受体材料的发展。本文从给受体两个方面分别就他们的合成、结构、性质和光伏性能进行了讨论,提出了非共价构象锁定这一合成高效给体聚合物的策略。在有机发光领域,长余辉材料
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自1986年邓青云团队报道有机太阳能电池以来,有机太阳能电池便以质轻可柔性、可半透明等优点受到了科研界和产业界的广泛关注。自2017年以来,有机太阳能电池的效率迎来了爆炸式增长,在短短的三年时间内,其效率从13%猛增至18%,这都得益于给受体材料的发展。本文从给受体两个方面分别就他们的合成、结构、性质和光伏性能进行了讨论,提出了非共价构象锁定这一合成高效给体聚合物的策略。在有机发光领域,长余辉材料长寿命的激发态引起了很多应用和理论科学家的关注。本论文从以下四个方面研究了有机光伏和长余辉材料的性质和机理:（1）构建了新型烷氧基氟苯构筑单元,合成了超宽带隙给体聚合物W1,将其与受体小分子Y6共混制备了太阳能电池并优化了器件条件,获得了超宽带隙给体体系的最高效率16.16%。（2）构建了用于研究非共价构象锁对给体聚合物结构和光伏性能影响的体系。通过单晶结构解析、密度泛函理论计算、旋转能垒分析、变温吸收光谱、载流子迁移率测试以及GIWAXS等表征系统研究了非共价构象锁定对于聚合物空间结构、膜形态和电荷传输能力的影响。（3）设计了新型稠环梯形构筑单元CSi8,以此合成了两个受体小分子CSi8DFIC-PhEH和CSi8DFIC-PhC8。将其与给体聚合物PTB7-Th共混分别得到了 7.15%和8.75%的能量转换效率。通过密度泛函理论计算和单晶结构解析得到了其空间结构和堆积方式,确定其背对背的堆积方式是制约载流子传输能力及器件效率的原因。（4）合成了有机长余辉分子2-吡啶二苯基氧磷并测试了其超长的磷光寿命。结合实验现象、XRD表征和单晶结构解析,确定分子间π-π堆积作用是影响余辉发光的关键原因。继而通过荧光光谱和磷光光谱,发现了该体系高能激发辐射低能余辉,低能激发辐射高能荧光的现象,结合理论计算,提出并验证了新的有机长余辉发光机理“G-Sn-CT-Tl-G”。
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