吡咯并吡咯二酮为边链的a-d-a型有机小分子光伏材料的合成与性质

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1、吡咯并吡咯二酮为边链的A-D-A型有机小分子光伏材料的合成与性质吡咯并吡咯二酮为边链的A-D-A型有机小分子光伏材料的合成与性质510152025303540摘要我们已成功合成出两种基于吡咯并吡咯二酮DPP和咔唑二苯胺基团的Ａ－Ｄ－Ａ型有机小分子光伏材料CZTDPP2和DPATDPP2并通过密度泛函理论计算荧光淬灭实验紫外－可见吸收光谱及循环伏安法等一系列检测手段对他们的性质进行了研究通过研究表明这两种材料都具有很好的分子内电荷迁移ICT特征合成的给体材料和PC61BM界面能够产生有效的电荷分离另外他们对太阳光的吸收可覆盖整个紫外－可见吸收光谱研究表明合成的材料满足

2、了溶液过程制备有机太阳能电池的要求为了进一步探索这两种材料的光伏性能我们制作了体异质结有机太阳能电池其器件结构为ITOPEDOTPSSDonorsPC61BMLiFAl其中在模拟太阳光AM15G80mWcm-2下CZTDPP2的PCE值达到了15％关键词吡咯并吡咯二酮有机小分子A-D-A型光伏材料体异质结中图分类号O6212A-D-A-typeorganicsmallmoleculesbasedonDPPterminalunitsynthesisandphotovoltaicpropertiesZHANGLingLIYanqinSchoolofChemistryDal

3、ianUniversityofTechnologyLiaoNingDaLian116024AbstractTwonovelA-D-A-typesmallmoleculephotovoltaicPVmaterialsCZTDPP2andDPATDPP2withdiketopyrrolopyrroleDPPaselectron-withdrawinggroupweresynthesizedandcharacterizedTheDensityFunctionalTheoryDFTcalculationsdemonstratedtheintramolecularcharget

4、ransferICTbehaviorofthesynthesizedPVmaterialsandanefficientchargeseparationwasobservedbyfluorescencequenchingexperimentInadditiontheirphotophysicalandelectrochemicalpropertiesshowthattheyharvestsunlightatwholevisiblespectrumrangeandkeepappropriateenergylevelstosatisfytherequirementofsol

5、ution-processableBHJOSCsThereforeweexploredthePVpropertiesofsynthesizeddonorsbyfabricatingtheBHJsolarcellswithatypicalstructureofITOPEDOTPSSDonorsPC61BMLiFAlAmongthemCZTDPP2revealedapromisingperformanceinPVdeviceswithapowerconversionefficiencyPCEof150underanilluminationofAM15G80mWcm-2Ke

6、ywordsdiketopyrrolopyrroleorganicsmallmoleculesA-D-A-typephotovoltaicmaterialsBHJ0引言近年来由于有机小分子材料具有易于合成易于官能化可重复制作等一系列优点[1]基于这种材料的体异质结太阳能电池受到了研究人员的广泛关注其中人们对给电子集团D-吸电子集团A共轭结构的有机电池材料进行了大量的研究因为这种结构能够有效的减少禁带宽度从而使材料的吸收范围增大[2]并且可以研究不同给电子吸电子基团对材料的光物理和电化学性质上的影响[3]到目前为止有机小分子太阳能电池的光电转化效率-1-最高已达到73

7、8[4]因此研究基于小分子材料的有机太阳能电池具有其深远的意义吡咯并吡咯二酮DPP基团具有强的荧光特性宽的吸收范围好的热稳定性及电荷455055606570传输性能[5]基于上述优点DPP类衍生物已被广泛应用于有机发光二极管有机场效应二极管染料及染料敏化太阳能电池等[6]Nguyen等人最早将可溶性含DPP基团的小分子给体材料DH6TDPP应用于有机太阳能电池上其PCE为23[7]随后Marks等人合成出了基于DPP基团和萘并噻吩基团的A-D-A型小分子电池材料基于这种材料的体异质结太阳能电池的PCE达到41[8]在本论文中我们合成了两种新型A-D