导　　师： 彭小彬

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着人口的增长和生态环境的破坏,有效地利用太阳能成为重要的研究课题。有机太阳能电池具有成本低、柔性、可通过溶液加工的方法(如旋涂成膜、刮涂成膜、喷墨打印等),大面积制备等优点。这类电池的光电转换效率目前在实验室已超过12%。但是,有机太阳能电池要普及应用,还要进一步提高器件效率,同时提高其工作寿命和稳定性。本论文的主要工作是用于有机本体异质结电池给体材料的卟啉类A-D-A型分子的设计、合成和性能研究。本论文系统地探究了卟啉类给体材料分子结构中一些关键原子的替代、吸电子单元的替代、侧链的优化、π桥的增加、共轭体系的拓展等对整个分子的吸收、能级、迁移率以及最终的光伏器件性能的影响,并利用这些经验开发出光电转换效率超过9%的给体材料,对设计光电转换效率更高的给体材料有着一定的指导意义。在第二章中,我们设计并合成了分别含有呋喃-吡咯并吡咯二酮(DPP)和硒吩DPP的卟啉小分子PorODPP和PorSeDPP,系统比较了主链中氧族元素对分子性能的影响。我们测试了其紫外-可见光吸收光谱、电化学性质、光伏性能性质、量子化学计算结果、原子力显微镜得到的表面形貌图、活性层的紫外-可见光吸收光谱和空穴迁移率等数据。我们发现,主链中的氧族元素可以有规律地控制分子的HOMO、LUMO,改变分子的带隙。分子量较大的氧族元素原子可以使吸收红移,薄膜的吸收具有更强的红移趋势;同时使带隙变窄,HOMO稍微变浅,LUMO变深的程度更加明显。它们与PC61BM具有不同的混溶性,影响了溶剂添加剂的选择。PorODPP以吡啶为添加剂,以阻止大尺寸相分离的形成,经过热退火处理后,最后的光伏器件获得了4.3%的最高效率。PorSeDPP则选择DIO为添加剂,经过热退火后,能获得5.8%的最高效率。在第三章中,我们设计并合成了一系

关 键 词： 小分子 卟啉 给体材料 溶液加工 有机太阳能电池

领　　域： []