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有机太阳能电池中电极修饰的研究

有机太阳能电池中电极修饰的研究

作者：史绍华大连理工大学

学位级别：硕士

由于有机太阳能电池具有制备简单、成本低廉、能生长于柔性衬底以及可大面积制备等优势,所以受到了越来越多的关注,并且获得了很大的发展。但是现阶段的有机太阳能电池仍存在着转换效率低下,物理机理不明等问题,一直无法商业应用。本文... 详细信息

由于有机太阳能电池具有制备简单、成本低廉、能生长于柔性衬底以及可大面积制备等优势,所以受到了越来越多的关注,并且获得了很大的发展。但是现阶段的有机太阳能电池仍存在着转换效率低下,物理机理不明等问题,一直无法商业应用。本文实验中我们利用实验室现有条件结合当前研究进展主要做了以下研究：首先,我们引入ZnO和MoO3作为阴极和阳极的修饰层,优化了基于P3HT:PCBM的有机太阳能电池的结构和工艺条件。结果表明退火对器件的影响很大,发现最佳退火条件是氮气环境下160℃下退火30min;制备了倒置结构和正置结构下四种不同器件结构的有机太阳能电池,通过对比分析了他们的优劣得出结论倒置结构比正置结构效率更高,器件结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/MoO3（10nm）/Al（70nm）的有机太阳能电池的效率达到了2.9%。同时我们还研究了单载流子器件的电流电压特性,结果表明P3HT：PCBM层中起主要导电作用的是空穴载流子。其次,我们还研究了基于P3HT:PCBM倒置结构的太阳能电池的载流子运输情况。从理想因子的计算结果（1.55）我们知道这并非是理想的热电子发射模型,而且在有机无机材料的界面产生了大量的界面态。从C-V测试中得到的势垒高度要大于从I-V测试所得,这是由于有机层界面的不均匀和存在界面态所导致。利用光照下的I-V测试,我们得到了该电池的开路电压、短路电流、填充因子和能量转化效率分别是0.57V、8.2mA/cm2、61%、2.9%。最后我们还研究了利用CuI作为模板层来修饰基于CuPc/C60的有机太阳能电池。通过引入CuI模板层,太阳能电池的能量转化效率（PCE）达到了2.55%,增加了约70%。由于CuI和CuPc之间存在着很强的作用力,导致CuPc分子的堆积方式发生了变化,由原来的站立式堆积变成躺式堆积。这一变化使得光吸收增加了约65%,并且提高了载流子的迁移率和使得薄膜表面更加平整。通过XPS和UPS的研究,我们发现在ITO/CuI界面,负电荷由ITO向CuI层移动形成偶极子层,导致了阳极的功函数增加,减小了空穴的收集势垒。

关键词：有机太阳能电池倒置结构载流子运输碘化亚铜分子堆积方式

新型蒽类力致发光材料的设计合成及力致发光性能研究

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新型蒽类力致发光材料的设计合成及力致发光性能研究

作者：缪俊吉林大学

学位级别：硕士

力致发光（ML）是指由外在机械力作用（刮擦,研磨,压缩等）导致样品的发光。虽然力致发光早在1605年就被发现,但是由于缺少相关检测仪器,直到近年来才引起科研人员关注。力致发光的激发过程较快,很难对其进行详细研究,这导致了力致发光... 详细信息

力致发光（ML）是指由外在机械力作用（刮擦,研磨,压缩等）导致样品的发光。虽然力致发光早在1605年就被发现,但是由于缺少相关检测仪器,直到近年来才引起科研人员关注。力致发光的激发过程较快,很难对其进行详细研究,这导致了力致发光的机理探究进展缓慢。目前解释力致发光的机理主要是压电效应,它普遍存在于非中心对称的晶体中。非中心对称的晶体在外力作用下发生断裂,在断裂面两端产生了相反的电荷分布,形成电场从而激发产生ML。在持续的机械刺激下,有机ML材料会从晶态转变为无定形态,同时ML强度变弱甚至消失。因此,几乎所有报道的有机ML材料在长时间的机械刺激下不能一直保持ML。根据文献报道,引入具有自组装效应的基团,可以帮助分子在受到外力刺激后,可以形成稳定且有序的平衡,从而使ML保持较长时间。蒽具有较大的π共轭平面和较高的发光效率进而被应用于多个领域,但具有ML性质的蒽衍生物鲜有报道。本论文选择蒽作为基本发光单元,9号位引入硼酸酯基团来增强晶体中分子间相互作用,能抑制机械力作用下的非辐射跃迁过程,有益于ML的实现。在蒽的10号位连接自组装单元噻吩,有助于材料保持较长时间的ML,并通过改变噻吩的取代位点得到了B2T和B3T,来研究自组装单元的取代位点对ML的影响。B2T没有ML现象,而B3T的晶体或粉末在刮擦时能观察到明亮的蓝光,甚至在日光下也能观察到,并且在较长时间的机械刺激下依然能表现出ML现象。对B2T和B3T的晶体进行仔细分析,发现噻吩基团的取代位点影响了分子的堆积方式和分子间作用,从而呈现出的不同ML。之后基于B2T和B3T的结构基础,在噻吩基团上引入甲基取代基团,合成了B2TM和B3TM。通过引入甲基调节晶体中的分子堆积方式和分子间相互作用,使得互为同分异构体的B2TM和B3TM表现出不同的ML现象。与B3T的ML性质相似,B3TM的晶体或粉末在日光下也能观察到明亮的蓝色ML现象,并且在较长时间的机械刺激下依旧保持ML现象。B2T没有ML现象,而引入甲基之后使得B2TM呈现出弱的ML现象。对其晶体进行分析后,发现甲基的引入改变了B2T分子的堆积方式,使得具有中心对称的B2T晶体转变为具有压电效应的B2TM晶体。因此,本论文的研究结果表明分子堆积方式对力致发光材料起到至关重要的作用。在设计力致发光材料引入自组装单元时,其取代位点和取代基团对获得具有强而长的ML影响很大。

关键词：力致发光蒽分子堆积方式分子间相互作用压电效应

可调的有机荧光和室温磷光材料的设计合成与性能研究

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可调的有机荧光和室温磷光材料的设计合成与性能研究

作者：赖黎明北京化工大学

学位级别：硕士

有机发光材料因其优异的光物理性能被广泛地应用于发光器件、信息储存、荧光探针、生物科学等领域。然而,单一的发光材料已经难以适应实际应用的需求,材料发光性能的可调性值得进一步地研究。因此,设计合成具有性能可调的材料具有重要... 详细信息

有机发光材料因其优异的光物理性能被广泛地应用于发光器件、信息储存、荧光探针、生物科学等领域。然而,单一的发光材料已经难以适应实际应用的需求,材料发光性能的可调性值得进一步地研究。因此,设计合成具有性能可调的材料具有重要的意义。有机光致发光分子的发射特性很大程度上依赖于不同激发态之间的电子跃迁。本论文通过调节材料本身分子能级以及分子堆积结构,从而调节分子激发态,调控材料的发光性能。报道了具有可调发光性能的有机荧光和室温磷光材料,并且从微观的分子水平探究了材料结构与性能的关系,为材料发光性能的调节提供了可行的策略。第二章:在芴酮两端修饰咔唑,合成得到了一种具有多刺激调节发光性能的聚集诱导发光的多晶材料。通过调控溶剂比率培养得到了两种荧光性能差异明显的晶体,并在溶剂诱导下实现了两种晶体间的切换。研究发现这种多晶依赖的荧光性能与分子堆积密切相关,而晶体到晶体的切换是由二氯甲烷分子的捕获/释放从而改变分子堆积引起的。此外,通过机械力、热等多种刺激方式实现了对材料荧光性能的进一步调控。第三章:在9-苯基-9-氢-咔唑分子上引入氰基和卤素原子,设计合成了一系列咔唑衍生物类的高效的有机室温磷光材料(CzBz,CzBzF,CzBzCl,CzBzBr),成功实现室温磷光(RTP)性能的调节。其中,CzBzCl表现出高效持久的室温磷光发射,而CzBzBr表现出超高的磷光量子产率,这源于卤原子带来的重原子效应以及分子间卤素键的协同作用。其中,重原子效应能极大增强其系间窜越,而卤素键作用导致了卤素簇的堆积形式,极大地稳定了三线态激子。此外,进一步采用共晶策略,调节其重原子效应,实现了材料发光性能以及RTP特性的调控。

关键词：光致发光有机荧光材料分子堆积方式有机室温磷光材料重原子效应

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酞菁类光电导材料研究进展

化工时刊 2004年第8期18卷 5-8页

作者：戴霞刘福生李康孙岳明东南大学化学化工系江苏南京210096

简要介绍了酞菁类化合物在光电导材料方面的应用及其研究现状 ;讨论了酞菁类化合物的光电导机理及其影响因素

关键词：酞菁类化合物光电导材料光电导机理纯度分子结构分子堆积方式配合金属