A-D-A型有機(jī)染料小分子合成及其光伏性質(zhì).pdf

1、本論文圍繞設(shè)計(jì)、合成具有一系列A-D-A結(jié)構(gòu)的小分子給體材料，研究含有不同D或A單元分子對太陽能電池活性層形貌、多尺度結(jié)構(gòu)以及效率的影響，主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1)通過Suzuki或Still偶聯(lián)方法合成了三個(gè)分別基于吩噻嗪，咔唑和苯并噻吩為給體單元，四嗪為受體單元具有不同幾何空間構(gòu)型的A-D-A型給體小分子材料：PH(HTTzHT)2，CZ(HTTzHT)2和BDT(HTTzHT)2，研究表明：PH(HTTzHT)2，CZ(

2、HTTzHT)2在與PCBM共混成膜時(shí)由于其具有不同的幾何空間構(gòu)型以及分子自身的無定形性，無法實(shí)現(xiàn)分子間有序排列從而導(dǎo)致活性層中的給受體材料不能形成有效地相分離尺寸，最終導(dǎo)致很低的光電轉(zhuǎn)換效率，雖然BDT(HTTzHT)2和PCBM之間形成了相分離，但是因相分離尺寸較大，抑制了激子的分離過程同時(shí)也增加了復(fù)合幾率，在一定程度上降低了器件效率，因此我們發(fā)現(xiàn)良好的形貌是獲得高效率的前提。我們在第三章中通過引入具有高結(jié)晶性的齊聚噻吩為給體單元，

3、期望獲得高度有序的給體材料，從而有效的改善活性層形貌以及實(shí)現(xiàn)多尺度結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)。
　　2)基于噻吩單元強(qiáng)的結(jié)晶性和四嗪較好的吸光性構(gòu)建了含有不同個(gè)數(shù)噻吩單元的齊聚噻吩給體A-D-A型小分子材料：T(HTTzHT)2，TT(HTTzHT)2和TTT(HTTzHT)2。DSC和XRD測試表明：含有兩個(gè)齊聚噻吩單元的TT(HTTzHT)2相對于另兩個(gè)材料具有較強(qiáng)的結(jié)晶性，AFM和TEM研究發(fā)現(xiàn)，這些給體材料在與PCBM溶液共混旋涂后，其薄膜

4、不僅保持了TT(HTTzHT)2較強(qiáng)的結(jié)晶性，同時(shí)與PCBM之間形成了良好的相分離尺度。本章工作系統(tǒng)研究了不同結(jié)晶度的給體材料對活性層有序度、相分離尺度對器件效率的影響，最終獲得了3.28%的光電轉(zhuǎn)換效率。但是由于這些材料在可見光區(qū)域內(nèi)的吸光范圍較窄，在一定程度上限制了光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高，在第四章中通過引入具有更強(qiáng)吸電子能力的吡咯環(huán)二酮為受體單元來提高材料的吸光范圍。
　　3)基于吡咯環(huán)二酮的高度結(jié)晶性和強(qiáng)吸電子能力，與含有不