【摘 要】
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近年来,有机太阳电池取得了很大的进展,单节二元有机太阳电池的最高效率已经达到18%。因其具有质量轻、成本低、可溶液加工的优点,具有很好的应用前景。然而,要实现商业化应用,进一步提高电池的效率与稳定性是关键。通过合成新的给受体分子、优化器件结构以及调控活性层薄膜形貌等,都能有效提高电池性能。其中,溶剂添加剂是最常用的提高电池效率的手段,不过关于溶剂添加剂优化活性层薄膜形貌以及电池性能的内在机理,仍缺
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近年来,有机太阳电池取得了很大的进展,单节二元有机太阳电池的最高效率已经达到18%。因其具有质量轻、成本低、可溶液加工的优点,具有很好的应用前景。然而,要实现商业化应用,进一步提高电池的效率与稳定性是关键。通过合成新的给受体分子、优化器件结构以及调控活性层薄膜形貌等,都能有效提高电池性能。其中,溶剂添加剂是最常用的提高电池效率的手段,不过关于溶剂添加剂优化活性层薄膜形貌以及电池性能的内在机理,仍缺乏深入理解。在前期富勒烯体系的研究基础上,本论文主要考察1,4-丁二硫醇（BT）在非富勒烯体系中的应用。选择了一系列结构类似的非富勒烯体系PBDB-T-2F:IT-4F、PBDB-T-2F:IT-4Cl、PBDB-T-2CL:IT-4F和PBDB-T-2CL:IT-4Cl作为研究对象,其中,PBDB-T-2F和IT-4F分子中含有氟原子,其余分子中含氯原子。结果表明,相对1,8-二碘辛烷（DIO）来说,BT在PBDB-T-2CL:IT-4F体系中的效果最优异,光电转换效率高达14.4%。而未加溶剂添加剂以及添加DIO的样品的效率分别为12.1%和13.8%。在其它含氟的体系中,BT能提高器件的效率,但是提高幅度小于DIO。在不含氟的体系PBDB-T-2CL:IT-4Cl中,BT甚至会降低器件效率。由于非富勒烯受体分子与富勒烯分子结构上的差异,BT优化活性层薄膜形貌主要是通过巯基和受体分子中氟原子之间的特殊相互作用实现的。而且,BT还能有效提高PBDB-T-2CL:IT-4F体系的光稳定性,光照3小时后,器件效率仍保持80%以上,明显优于DIO和未加溶剂添加剂的样品。相关研究为硫醇添加剂的应用提供了理论上的指导,并为提高有机太阳电池的光稳定性提供了新思路。
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