二分體富勒烯衍生物的超分子誘導效應及其在體異質結太陽能電池中的應用.pdf

1、本論文設計合成了一系列含長烷氧基鏈的富勒烯受體材料,研究含雙疏水性基團(C60和含長烷氧基鏈的三烷氧基苯)的二分體富勒烯衍生物的超分子誘導效應以及對有機太陽能電池表面形貌及器件效率的影響,主要內容及結論如下:
　　1.合成了尾鏈為辛基的三烷氧基苯富勒烯衍生物PCBB-C8。在與P3HT共混旋涂過程中,PCBB-C8通過超分子自組裝可以提供 P3HT鏈段伸展運動的自由區(qū)域,從而在未經(jīng)任何后處理的條件下有效地誘導P3HT結晶,構筑長程

2、有序、納米尺度相分離、具有連續(xù)傳輸通道的理想活性層形貌。在使用與P3HT/PCBM相同的器件制備條件時,P3HT/PCBB-C8在未退火條件下得到了與經(jīng)熱退火處理的PCBM/P3HT相似的Jsc,最終獲得2.4％的優(yōu)異光電轉換效率。
　　2.為了細致研究不同尾鏈長度三烷氧基苯富勒烯衍生物對超分子誘導效應、共混膜形貌及光伏性能的影響,我們合成了一系列含不同長度烷氧基鏈的三烷氧基苯富勒烯衍生物PCBB-Cn(n=4,6,8,10,12

3、)。研究發(fā)現(xiàn),該系列富勒烯衍生物具有類似的熱力學和電化學性質,并且當其與P3HT共混涂膜過程中,均能夠通過富勒烯衍生物的超分子誘導作用力實現(xiàn)對P3HT的誘導結晶,從而獲得具有雙連續(xù)傳輸通道的理想活性層形貌。同時,我們研究了該系列富勒烯衍生物的超分子誘導效應、P3HT的結晶尺寸、共混膜形貌及器件性能之間的關系:烷氧基鏈較短時(n=4,6),P3HT/PCBB-Cn共混膜中P3HT的結晶較弱,共混膜較平整,器件性能較差;當烷氧基鏈長度提高到

4、辛基時,P3HT的結晶強度顯著增強,短路電流達到最高,器件性能最佳;進一步提高烷氧基鏈的長度(n=10,12),P3HT依舊保持較高的結晶度,器件性能出現(xiàn)衰退。
　　3.基于含氟基團具有較強的吸電子能力,較強的剛性,將含氟基團引入到富勒烯化合物中,可以有效調節(jié)富勒烯衍生物的電化學性質,增強分子間的相互作用,我們合成了含不同個數(shù)氟原子的富勒烯衍生物nF-PCBB-C8(n=1,3,5),研究氟原子的引入對富勒烯衍生物的性質、共混膜形