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《基于苯并二噻吩为核的小分子给体材料的设计、合成与器件表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、学校代码10285学号20154209110硕士学位论文（学术学位）论文题目基于苯并二噻吩为核的小分子给体材料的设计、合成与器件表征TheDesign,SynthesisandDeviceCharacterizationofSmall-MoleculeDonorMaterialsbasedonBenzo[1,2-b:4,5-b']dithiopheneasthecore研究生姓名叶陈男指导教师姓名张茂杰教授专业名称化学研究方向有机太阳能电池所在院部材料与化学化工学部论文提交日期2018年5月基于苯并二噻吩为核的小分子给体材料的设计、合成与器件表征中文摘要摘要有机小分子(SM)由于具有一些独特
2、的优势，包括易提纯、有确定的分子量、能级易调控等，所以小分子有机太阳能电池(SM-OSCs)引起了越多越多的关注。为了进一步提高太阳能电池的能量转换效率(PCE)，本论文中，我们设计并合成了三个基于苯并二噻吩(BDT)为核的A-D-A型小分子给体材料，并且制备了富勒烯体系和非富勒烯体系的SM-OSCs。我们紧密围绕共混膜形貌和器件性能关系开展研究，从分子设计和器件优化两方面来提升光伏性能，主要研究内容如下：1.以烷基噻吩取代的BDT单元(BDT-T)为核，噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)偶联两个噻吩作为π桥，并且3-乙基罗丹宁为端基合成了一种小分子给体BTTR。BTTR具有1.78eV的光学
3、带隙，低的HOMO能级(-5.32eV)和较高的空穴迁移率(1.01×10-3cmV-1s-1)。在AM1.5G,100mWcm-2的光照条件下，基于BTTR:PC71BM(1:0.8,w/w)的光伏器件经过四氢呋喃溶剂退火处理获得了8.0%的PCE。2.以BDT-T为核，噻唑并[5,4-d]噻唑(TTz)偶联两个噻吩作为π桥，并且3-乙基罗丹宁为端基合成了一种小分子给体BTTzR。BTTzR在300-700nm范围内展示出强的吸收光谱，具有低的HOMO能级(-5.46eV)，合适的空穴迁移率为1.60×10-3cmV-1s-1。基于BTTzR:IT-4F(1:1,w/w)的光伏器件经过非卤
4、溶剂二硫化碳退火处理PCE达到10.59%，10.59%是迄今为止非富勒烯全小分子器件中的最高效率之一。3.以BDT-T为核，苯并二噻吩-4,8-二酮(BDD)偶联两个噻吩作为π桥，并且3-乙基罗丹宁为端基合成了一种小分子给体BBDDR。BBDDR具有1.79eV的光学带隙，低的HOMO能级(-5.40eV)，高的空穴迁移率(1.14×10-3cmV-1s-1)。基于BBDDR:IDIC(1:1,w/w)的光伏器件经过氯仿溶剂退火处理PCE达到7.82%。这是首次将BDD单元引入到非富勒烯全小分子体系中。关键词：小分子有机太阳能电池；溶剂退火；形貌；能量转换效率。作者：叶陈男指导教师：张茂杰
5、教授I英文摘要基于苯并二噻吩为核的小分子给体材料的设计、合成与器件表征TheDesign,SynthesisandDeviceCharacterizationofSmall-MoleculeDonorMaterialsbasedonBenzo[1,2-b:4,5-b']dithiopheneasthecoreAbstractOrganicsmallmolecules(SMs)possesssomeuniqueadvantagesincludingeasypurification,well-definedmolecularweightandeasierenergylevelcontrol,so
6、small-moleculeorganicsolarcells(SM-OSCs)haveattractedmoreandmoreattention.Tofurtherimprovethepowerconversionefficiency(PCE),inthispaper,wedesignedandsynthesizedthreeA-D-A-typeSMdonormaterialsbasedonbenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene(BDT)astheelectron-donatingcore,andfabricatedthefullereneandnon-fullere
7、neSM-OSCs.Wecarriedouttheresearchesbasedontherelationshipbetweentheblendmorphologyinactivelayerandthephotovoltaicperformance,anddesignsofmaterialandoptimizationofthedeviceswereadoptedtoenhancethedeviceperfo
