基于碳—氧橋聯(lián)核心單元非富勒烯受體材料的構(gòu)筑與表征
發(fā)布時(shí)間：2021-01-23 21:37
近年來,由于具有輕質(zhì),柔韌性,半透明性和卷對(duì)卷生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSC）受到關(guān)注。由于富勒烯材料的LUMO能級(jí)不可調(diào)控,限制了電池中開路電壓(VOC)的提高。為了進(jìn)一步提高器件的效率,設(shè)計(jì)和開發(fā)新的非富勒烯受體（NFA）就顯得至關(guān)重要。目前,碳橋（C橋）梯型D單元在開發(fā)高性能A-D-A NAs中起著至關(guān)重要的作用。然而,C橋接單元的中等給電子能力不利于使NFA具有強(qiáng)的光捕獲能力。因此開發(fā)新的受體核心D單元就有著重大的意義。本文根據(jù)以上問題,設(shè)計(jì)和開發(fā)了多種以C-O橋?yàn)楹诵牡母咝FA受體分子,并通過對(duì)其光物理,電化學(xué),光伏性能等進(jìn)行表征,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1.設(shè)計(jì)了一種七環(huán)碳氧橋接梯型單元COi7,開發(fā)了兩種相應(yīng)的非富勒烯受體COi7IC和COi7DFIC。制備了COi7IC的單晶,其結(jié)構(gòu)顯示了其主體骨架呈現(xiàn)S形,分子憑借端基的π-π相互作用相互堆積。相比較于COi7IC,COi7DFIC有著更高得EQE響應(yīng),F原子得引入...
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
a.雙層異質(zhì)結(jié)b.體異質(zhì)結(jié)
電流得到明顯提升，從而使其器件效率得到提升。目前，體異質(zhì)結(jié)的器件結(jié)構(gòu)被大多數(shù)研究者所使用，常見的體異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)主要包括正式器件和反式器件。（1）正式器件：正式器件結(jié)構(gòu)是最早被開發(fā)出來的，也是目前被眾多課題組所廣泛使用的一種器件結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)為如圖 1.2（a）所示：陽(yáng)極材料采用透明氧化銦錫（ITO）/空穴傳輸層（通常為 PETDOT:PSS）/活性層材料/陰極材料一般使用低功函的金屬如 Ca 和 Al 等。在這種器件結(jié)構(gòu)中由于 PETDOT:PSS 具有酸性，能夠腐蝕 ITO，而且 Ca 和 Al 金屬容易被空氣所氧化，導(dǎo)致其穩(wěn)定性存在一定問題。（2）反式器件：反式器件最早是 Yang 等[9]開發(fā)出來的，目的是為了解決正式器件中穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。如圖 1.2（b）所示與正式器件相反，反式器件中空穴傳輸層一般用 MoO3而電子傳輸層用 ZnO，陽(yáng)極電極一般用金屬銀。這一器件結(jié)構(gòu)解決了正式器件中的不穩(wěn)定因素，而且 ZnO 相比較與 PETDOT:PSS，其光通過率要好，從而能夠促使更多的光子到達(dá)活性層中，產(chǎn)生更多的光電流，提高器件效率。
圖 1.3 工作機(jī)理示意圖光子的吸收與激子的產(chǎn)生：活性層受到光照后吸收光子，電子從 HOM躍遷至 LOMO 軌道，產(chǎn)生了激子即自由電子與空穴�；钚詫硬牧系暮穸认禂�(shù)以及活性層材料的帶隙都是決定光子吸收效率的因素。其中，活性收系數(shù)是材料本身決定的，降低活性層的帶隙意味著擴(kuò)寬光譜的吸收，性層的厚度等方法能夠有效吸收更多的光子，但是隨著膜厚的增加，器的電阻也會(huì)增加，膜的缺陷也會(huì)增多。因此，想要獲得一個(gè)高效率的結(jié)合多方面的因素考慮。激子的擴(kuò)散：即激子在濃度差的作用下，擴(kuò)散到 D/A 界面。但是激子短，這個(gè)過程在材料受到光激發(fā)后的亞皮秒時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生[10]。目前，為，激子的擴(kuò)散長(zhǎng)度大概在 10 nm 左右。所以，在器件制備的過程中，的相分離最好控制在 10 nm-20 nm 之間，這樣才能更好的保證激子能夠擴(kuò)散到給受體的界面處之前發(fā)生雙子分復(fù)合。激子的解離：當(dāng)激子擴(kuò)散到給受體界面時(shí)，在給受體能級(jí)差的作用下
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
本文編號(hào)：2995966
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
a.雙層異質(zhì)結(jié)b.體異質(zhì)結(jié)
電流得到明顯提升，從而使其器件效率得到提升。目前，體異質(zhì)結(jié)的器件結(jié)構(gòu)被大多數(shù)研究者所使用，常見的體異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)主要包括正式器件和反式器件。（1）正式器件：正式器件結(jié)構(gòu)是最早被開發(fā)出來的，也是目前被眾多課題組所廣泛使用的一種器件結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)為如圖 1.2（a）所示：陽(yáng)極材料采用透明氧化銦錫（ITO）/空穴傳輸層（通常為 PETDOT:PSS）/活性層材料/陰極材料一般使用低功函的金屬如 Ca 和 Al 等。在這種器件結(jié)構(gòu)中由于 PETDOT:PSS 具有酸性，能夠腐蝕 ITO，而且 Ca 和 Al 金屬容易被空氣所氧化，導(dǎo)致其穩(wěn)定性存在一定問題。（2）反式器件：反式器件最早是 Yang 等[9]開發(fā)出來的，目的是為了解決正式器件中穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。如圖 1.2（b）所示與正式器件相反，反式器件中空穴傳輸層一般用 MoO3而電子傳輸層用 ZnO，陽(yáng)極電極一般用金屬銀。這一器件結(jié)構(gòu)解決了正式器件中的不穩(wěn)定因素，而且 ZnO 相比較與 PETDOT:PSS，其光通過率要好，從而能夠促使更多的光子到達(dá)活性層中，產(chǎn)生更多的光電流，提高器件效率。
圖 1.3 工作機(jī)理示意圖光子的吸收與激子的產(chǎn)生：活性層受到光照后吸收光子，電子從 HOM躍遷至 LOMO 軌道，產(chǎn)生了激子即自由電子與空穴�；钚詫硬牧系暮穸认禂�(shù)以及活性層材料的帶隙都是決定光子吸收效率的因素。其中，活性收系數(shù)是材料本身決定的，降低活性層的帶隙意味著擴(kuò)寬光譜的吸收，性層的厚度等方法能夠有效吸收更多的光子，但是隨著膜厚的增加，器的電阻也會(huì)增加，膜的缺陷也會(huì)增多。因此，想要獲得一個(gè)高效率的結(jié)合多方面的因素考慮。激子的擴(kuò)散：即激子在濃度差的作用下，擴(kuò)散到 D/A 界面。但是激子短，這個(gè)過程在材料受到光激發(fā)后的亞皮秒時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生[10]。目前，為，激子的擴(kuò)散長(zhǎng)度大概在 10 nm 左右。所以，在器件制備的過程中，的相分離最好控制在 10 nm-20 nm 之間，這樣才能更好的保證激子能夠擴(kuò)散到給受體的界面處之前發(fā)生雙子分復(fù)合。激子的解離：當(dāng)激子擴(kuò)散到給受體界面時(shí)，在給受體能級(jí)差的作用下
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
本文編號(hào)：2995966
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2995966.html
最近更新
教材專著
