可溶性D-π-A结构有机光伏小分子的合成表征与光伏性能的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fortown
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本论文的主要工作是利用分子内电荷转移作用(D-π-A结构)能有效增加和拓宽有机小分子的吸收光谱的原理,针对影响可溶性有机小分子光伏性能的三个主要要素:吸收光谱,能级,空穴迁移率,进行π桥和分子结构的设计合成,探讨不同π桥对这三个性能及其光伏性能的影响,取得的工作进展有:   1.设计并合成了三种受体单元为苯并噻二唑(BT)的线型D-π-A-π-D的可溶性有机小分子TPA-HT-BT、TPA-HTT-BT、boTPA-HTT-BT。引入噻吩并[3,2-b]噻吩作为π桥的TPA-HTF-BT,其吸收光谱红移,空穴迁移率提高。探讨了给体单元四个OR基团的引入导致不够理想的光伏性能的原因,对分子结构设计提供了有价值的设计经验。   2.设计并合成了两种新型π桥TPA-DCN体系的可溶性星形有机小分子S(TPA-DHT-DCN)和S(TPA-DHTVT-DCN)。π桥长度和共轭度增加的S(TPA-DHTVT-DCN)大幅度降低了分子能隙和拓宽了吸收光谱,其中在膜中的最高吸收峰值红移到了太阳光子密集的600nm处。基于给体材料为S(TPA-DHT-DCN)和S(TPA-DHTVT-DCN)的能量转换效率的初步结果分别达到了2.1%和2.3%。这些光伏结果表明S(TPA-DHT-DCN)和S(TPA-DHTVT-DCN)是很有应用前景的光伏材料。   3.设计并合成了两种新型π桥的D-π-A结构的TPA-DCN体系的可溶性星形有机小分子S(TPA-HTVT-DCN)和S(TPA-BHTVT-DCN)。在TPA-噻吩与噻吩之间引入双键,S(TPA-HTVT-DCN)在膜中的红移达到了ca.46nm,在膜中吸收峰值达到了614nm。π桥长度更长的S(TPA-BHTVT-DCN)的吸收光谱未发生红移和HOMO能级值降低的反常现象,对分子结构设计提供了有价值的设计经验。基于给体材料为S(TPA-HTVT-DCN)和S(TPA-HTVT-DCN)的光伏器件的能量转换效率分别为2.53%和2.2%。这些初步光伏结果表明S(TPA-HTVT-DCN)和S(TPA-BHTVT-DCN)是很有应用前景的光伏材料。  
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