基于酯烷基取代苝构筑有机受体材料
有机太阳能电池作为新型太阳能电池，具有柔性、质量轻、可溶液加工、大面积印刷制备等特点，是目前太阳能电池研究领域的热点。近年来，以苝类材料作为受体的有机太阳能电池实现了10％以上的效率，受到了研究人员的广泛关注。苝衍生物作为一种性能优良的n型受体材料，具有吸光强，电子迁移率高、热稳定性优异，修饰点位丰富等优点。本文主要以酯烷基苝为基础通过在湾区进行稠合，合成二聚体，并优化了合成路线。并探究具有不同稠合单元的二聚体的结构对太阳能电池的影响，主要研究内容如下: 设计合成了基于两种不同稠合单元(BDT单元和三并噻吩单元)构筑的二聚体(分别为DTBP-BDT和DTBP-DT)，并作为第三组分与给体材料PM6和受体材料Y6共混，组成三元共混太阳能电池。基于DTBP-BDT和DTBP-DT的光伏器件，分别得到的开路电压VOC为0.87V和0.86V，短路电流密度JSC为24.66mAcm-2和25.19mAcm-2，实现了16.02％和15.74％的光伏效率。研究表明:通过合成二聚体的方式，可以增加DTBP-BDT和DTBP-DT的共轭平面，拓宽吸收范围，增加对太阳光的利用效率;同时所得材料高的LUMO能级提升了三元共混电池的开路电压，为通过苝类衍生物分子设计以提高器件开路电压，提供了一种有效策略。 为了解决苝类化合物在合成中产率低，难以分离的问题，在合成路径上进行了多种的设计和优化:一，尝试使用OTf来代替溴来进行偶联;二，通过湾区成环减少苝单元的活性位点，提高了溴化产率。基于第二种方法使用并噻吩为中间稠合单元得到了DHBP-TT，并与给体材料PM6和受体材料Y6共混构筑了三元太阳能电池，器件的开路电压为0.86V，电流密度为24.45mAcm-2，光伏效率为15.32％。
有机太阳能电池;受体材料;苝类衍生物;二聚体;开路电压
北京化工大学
硕士
材料工程
张志国;徐丽
2021
中文
TM914.4
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）