检索结果-南通市图书馆

作者：熊如意南昌大学

学位级别：硕士

有机太阳能电池（OSCs）具有柔性、可低成本溶液处理和质量小等优点,受到科研人员的广泛关注。活性层材料是提高有机太阳能电池能量转化效率的重要因素。三元无规共聚是一种简单有效的分子结构设计和合成高效聚合物给体的方法,通过将第... 详细信息

有机太阳能电池（OSCs）具有柔性、可低成本溶液处理和质量小等优点,受到科研人员的广泛关注。活性层材料是提高有机太阳能电池能量转化效率的重要因素。三元无规共聚是一种简单有效的分子结构设计和合成高效聚合物给体的方法,通过将第三单元引入聚合物主链,可以方便的调节其吸收光谱、能级和形貌,从而达到提高PCE的目的。本研究针对给体聚合物材料PM6能级偏高的问题,利用三元无规共聚的方法设计并合成了一系列的聚合物给体材料。具体研究内容如下:1.采用高性能给体材料PM6作为母体,以吸电子单元二氰基苯作为第三单元引入PM6中。采用三元无规共聚策略合成了三种D-A1-D-A2型三元无规共聚物给体材料PM6-CN10、PM6-CN15和PM6-CN20,总收率分别为15.37%,13.66%和15.46%。二氰基苯单元上具有两个强吸电子的氰基可以有效的降低聚合物的HOMO能级,对应的HOMO能级分别为-5.55,-5.60和-5.68 e V。这有利于以聚合物为给体的OSCs获得更高的开路电压,相应的器件开路电压为0.85,0.87和0.88 V。其中,基于PM6-CN15:Y6的有机太阳能电池得到了15.90%的能量转化效率,开路电压为0.87 V,短路电流为25.04 m A cm-2,填充因子为73.47%。2.聚合物给体的氟化是一种制造高效有机太阳能电池广泛采用的方法。第二个研究通过将不同比例的五氟乙基酯取代的苯单元引入高效的聚合物给体PM6中,利用五氟乙基的强吸电子能力降低聚合物的HOMO能级,设计并合成了PM6-CF5、PM6-CF10和PM6-CF15三种新的聚合物给体材料,总收率分别为28.06%,26.67%和25.15%。结果发现,三种聚合物的HOMO能级较PM6均有下降,并且随着五氟乙基基团引入比例的增大,聚合物的HOMO能级依次降低,三种聚合物的HOMO能级范围为-5.61至-5.67 e V。HOMO能级降低使得器件的开路电压增大,相应有机太阳能电池器件的开路电压范围为0.85至0.88 V。其中,PM6-CF5表现出较低的能级和优异的光吸收,从而得到了15.60%的能量转化效率（PCE）,开路电压为0.85 V,短路电流为24.61 m A cm-2,填充因子为75.47%。

关键词：有机太阳能电池给体聚合物三元无规共聚开路电压

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三元无规策略在高性能非富勒烯有机太阳能电池活性层的应用

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化学进展 2024年

作者：李春燕林鑫王文甄红宇福建师范大学化学与材料学院

近年来，由于窄带隙小分子受体的快速发展，以及高性能聚合物给体不断出现，非富勒烯有机太阳能电池（NF-OSCs）取得了突破性进展，其能量转换效率（PCE）已接近20%。然而，随着D-A交替共聚聚合物材料设计逐渐饱和，人们迫切的需要开发... 详细信息

近年来，由于窄带隙小分子受体的快速发展，以及高性能聚合物给体不断出现，非富勒烯有机太阳能电池（NF-OSCs）取得了突破性进展，其能量转换效率（PCE）已接近20%。然而，随着D-A交替共聚聚合物材料设计逐渐饱和，人们迫切的需要开发更高效的共轭聚合物材料。而利用无规共聚策略制备的D-A型无规共聚物具有能级易调节、有宽且强的吸收以及较高的吸光系数等优势，因此备受人们的关注。本文首先讨论了无规D-A共聚策略在调控聚合物性质和器件性能方面的优势。其次，分别从无规聚合物给体材料和受体材料两方面综述了无规共聚策略在活性层材料的应用研究。最后，对于三元无规聚合物在有机太阳能电池中的进一步发展进行了总结与展望。

关键词：三元无规共聚 D-A共聚非富勒烯有机太阳能电池第三单元

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高效有机光伏材料的分子设计及性能研究

高效有机光伏材料的分子设计及性能研究

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作者：吴敬男苏州大学

学位级别：硕士

聚合物太阳能电池(PSCs)作为一种极具发展前景的可再生能源技术,因其具有质量轻、制备工艺简单以及可制备半透明和柔性器件等优点备受关注。如何提高其能量转换效率(PCE)依然是该领域的研究重点。其中,新颖的有机光伏(OPV)材料的设计与... 详细信息

聚合物太阳能电池(PSCs)作为一种极具发展前景的可再生能源技术,因其具有质量轻、制备工艺简单以及可制备半透明和柔性器件等优点备受关注。如何提高其能量转换效率(PCE)依然是该领域的研究重点。其中,新颖的有机光伏(OPV)材料的设计与开发对提高PSCs器件的光伏性能起着至关重要的作用,迅速成为OPV领域的研究热点。因此,深入理解材料分子结构与器件性能之间的构效关系对于设计高效OPV材料具有重要的指导意义。本文从材料分子结构优化的角度出发,采用不同的分子优化策略对材料的光电性能、微观形貌和光伏性能进行调控,并基于此获得一系列优异光伏性能的PSCs。主要研究成果包括:(1)设计合成了基于稠环电子受体作为结构单元,噻吩作为连接单元的新型窄带隙聚合物受体PN1。利用稠环电子受体的刚性共轭骨架、较高的电子亲和力和强的分子内电荷转移等优势来调控聚合物受体材料的吸收光谱、分子能级以及电荷传输性能。聚合物PN1在550-800 nm波长区域表现出宽而强的吸收、高达1.28×105 cm-1的消光系数,与给体相匹配的能级以及9.39×10-4 cm2 v-1 s-1的较高电子迁移率。在3%氯萘(CN)添加剂优化下,PN1与宽带隙聚合物给体PM6共混形成理想的互穿网络结构和纳米尺度相分离形貌,基于PM6:PN1的器件光伏效率达10.5%,同时获得了高达1.0 V的开路电压(Voc)、15.2 mA cm-2的短路电流(Jsc)以及0.69的填充因子(FF)。(2)设计合成了一种基于茚二噻吩并噻吩(IDTT)核的新型小分子受体IDTT8-N。得益于稠环给电子中心核增加的π-共轭长度有利于增强与两端吸电子基团的分子内电荷转移(ICT)效应,相比于基于茚二噻吩(IDT)核的小分子受体IDT-N,IDTT8-N不仅表现出约42 nm红移的吸收光谱和增强的分子间相互作用,而且其最低未占轨道(LUMO)能级几乎不受影响。以PM6为给体材料制备的最佳器件获得高短路电流Jsc的同时很好的保持较高Voc,对应的PSC获得14.1%的PCE,其中Voc=0.94 V,Jsc=20.98 mA cm-2,FF=0.72。(3)采用三元无规共聚策略,将噻唑并[5,4-d]噻唑(TTz)单元作为第三组分引入到PM6主链中,设计合成一系列新型聚合物给体材料PM1,PM2和PBFTz。系统研究了 TTz单元的含量变化对聚合物的吸收光谱、分子能级、聚集特性以及光伏性能的影响。当TTz单元的含量占比为20%时,材料的本征性能和共混形貌得到协同优化。对比基于PM6:Y6的器件效率为15.8%,其中Voc=0.86 V,Jsc=25.5 mA cm-2,FF=0.72,在相同器件制备条件下,基于PM1:Y6的器件可以获得高达17.6%的光伏效率,其中Voc=0.87 V,Jsc=25.9 mA cm-2,FF=0.78,实现了器件三个重要光伏参数和PCE的进一步提升。同时,该材料具有非常优异的批次重复性,展示了很好的应用前景。

关键词：聚合物太阳能电池有机光伏材料能量转换效率三元无规共聚稠环电子受体

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