資源描述：
《基于吡咯并吡咯二酮的有機小分子給體材料的設(shè)計制備及其在有機太陽能電池中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文基于吡咯并吡咯二酮的有機小分子給體材料的設(shè)計制備及其在有機太陽能電池中的應(yīng)用作者姓名余盼盼學(xué)科專業(yè)材料學(xué)指導(dǎo)教師朱旭輝教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月Designandsynthesisofdithienyldiketo-pyrrolopyrrolebasedorganicsmallmoleculedonorsfororganicsolarcellsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YuPanpanSupervisor：Prof.ZhuXuhuiSouthChinaUnivers
2、ityofTechnologyGuangzhou,China摘要由于人口的增加和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，僅開發(fā)石油、煤礦等傳統(tǒng)能源已經(jīng)無法滿足需求，開發(fā)一種新的清潔型能源迫在眉睫。由于有機光伏電池具有質(zhì)輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點成為科研人員研究的熱點。本論文以炔鍵為π橋，設(shè)計了一系列基于吡咯并吡咯二酮類小分子給體，并探究了剛性端基苯并呋喃對材料的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、遷移率、表面形貌以及光伏性能的影響。1.首先，我們合成了以聯(lián)噻吩為核，通過炔鍵和吡咯并吡咯二酮及其衍生物相連的小分子給體材料C12BT(DTDPPA)2和C12BT(BFu-DTDPPA)2。在薄膜狀態(tài)下，C12BT(DTDPPA)
3、2和C12BT(BFu-DTDPPA)2的吸收邊分別為725nm和775nm，相對溶液狀態(tài)，分別紅移了75和85nm。經(jīng)120℃退火10min后，C12BT(BFu-DTDPPA)2的吸收未發(fā)生明顯的變化，然而C12BT(DTDPPA)2發(fā)生了明顯的H-聚集向J-聚集的轉(zhuǎn)變。在100℃下退火10min后，C12BT(DTDPPA)2和C12BT(BFu-DTDPPA)2的空穴遷移率分-4-42?1?1別為6.33×10和6.78×10cmVs。經(jīng)與PC61BM共混后，C12BT(BFu-DTDPPA)2-42?1?1-62?1?1仍保持2.19×10cmVs，而C12BT(DTDPP
4、A)2下降至6.54×10cmVs。在傳統(tǒng)的正裝器件結(jié)構(gòu)(ITO/PEDOT:PSS/BT(BFu-DTDPPA)2:PC61BM/Al)中，C12BT(BFu-DTDPPA)2在100℃退火10min后，器件性能達到最優(yōu)，能量轉(zhuǎn)換效率為?23.28%(Voc≈0.78V,Jsc≈6.2mAcm和FF≈68%)。值得注意的是，上述結(jié)果均未使用高沸點的添加劑和溶劑退火。C12BT(DTDPPA)2表現(xiàn)出較差的光伏性能（PCE=2.71%,?2Voc≈0.86V,Jsc≈2.71mAcm和FF≈44%）可能是因為較差的形貌。2.然后，我們通過烷基側(cè)鏈改性，設(shè)計合成了兩個小分子給體材料BT
5、(DTDPPA)2和BT(BFu-DTDPPA)2。減短烷基鏈后，BT(DTDPPA)2和BT(BFu-DTDPPA)2相對C12BT(DTDPPA)2和C12BT(BFu-DTDPPA)2的紫外-可見光吸收及電化學(xué)性質(zhì)并未發(fā)生太多改變。但是，烷基鏈縮短后，由于分子間的作用力增大，導(dǎo)致了BT(DTDPPA)2和BT(BFu-DTDPPA)2的空穴遷移率增大，從而得到了更高的短路電流。在傳統(tǒng)正裝器件I中，BT(BFu-DTDPPA)2表現(xiàn)出最佳的器件性能，PCE為4.6%(Voc≈0.80V,Jsc≈9.0mA?2cm和FF≈63%)。3.酯基具有弱吸電性，能夠拉低分子的HOM
6、O能級，從而獲得更高的開路電壓，因此，我們在BT(BFu-DTDPPA)2的分子骨架上引入了酯基側(cè)鏈，設(shè)計了分子COOBT(BFu-DTDPPA)2。與BT(BFu-DTDPPA)2相比，COOBT(BFu-DTDPPA)2有著相同的吸收邊為780nm和類似的最大吸收峰為645nm。但是COOBT(BFu-DTDPPA)2的HOMO能級更低，為-5.24eV，因此，COOBT(BFu-DTDPPA)2獲得了更高的開路電?52壓，為0.83V。但是，由于COOBT(BFu-DTDPPA)2的混合薄膜遷移率為1.54×10cm-1-1Vs，只有BT(BFu-DTDPPA)2遷移率的1/2
7、，導(dǎo)致了較小的短路電流，從而能量轉(zhuǎn)換效率較低。最終，與PC61BM制備成傳統(tǒng)正裝器件（ITO/PEDOT:PSS/Activelayer/Al）后，獲得了2.9%的能量轉(zhuǎn)換效率，開路電壓為0.83V，填充因子為59%，短路電流為-25.84mAcm。關(guān)鍵詞：有機太陽能電池；吡咯并吡咯二酮；苯并呋喃；小分子給體材料IIAbstractDuetothedramaticgrowthofthepopulationandtherapidindustrialdevel
