导　　师： 黄飞

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 近二十年来,有机太阳电池（OSCs）作为新兴光伏技术有着低成本、低耗能、可溶液加工、柔性可卷对卷加工、环境友好等优点,引起广泛关注。从2015年至今,伴随着非富勒烯受体材料的快速发展,OSCs器件光电转换效率不断取得新纪录。其中非富勒烯小分子受体材料和聚合物受体材料分别在相应器件的活性层中扮演着关键作用,水醇溶共轭聚合物则因其独特的物理化学性质在器件界面修饰中展现重要作用。本论文围绕新型有机太阳电池材料与器件性能研究展开,可以分为以下三大部分:一是小分子非富勒烯受体材料及相关电池器件性能研究;二是全聚合物太阳电池受体材料及相关器件性能研究;三是水醇溶聚合物的合成及其阴极界面修饰性能研究。在第二章中,我们为了克服单个苝二酰亚胺（PDI）单元之间的过度聚集,研究了PDI分子非平面构型程度与共混膜形貌、器件性能之间的关系。通过对苝二酰亚胺单元的连接基团空间构型调节,设计合成了三种具有不同程度的非平面立体结构的PDI受体。V-型和X-型连接结构单元受体比线型连接结构单元受体具有更明显的非平面结构,相应的共混膜则具有更好的形貌进而利于电池器件的电荷传输以及器件短路电流密度(Jsc)和填充因子（FF）的提高。特别是基于受体P4N4的器件获得了5.7%的光电转换效率。这些结果表明,PDI连接结构单元的空间构型调节是设计高效非富勒烯受体材料的一种有效方法。在第三章中,我们发展了具有超高开路电压(Voc)和超低电压损失的有机太阳电池新体系,具体采用具有PDI结构的非富勒烯受体（SFPDI、PDI4和PDI6）和给体聚合物BDT-ffBX-DT作为活性层材料。基于SFPDI的电池器件表现出6.2%的PCE以及高达1.23 V的Voc,这是目前为止文献报道的有机太阳电池器件Voc>1.20 V的最高效率。BDT-ffBX-DT:PDI电池器件的�

关 键 词： 有机太阳电池 非富勒烯受体 全聚合物太阳电池 水 醇溶共轭聚合物

领　　域： []