富勒烯界面材料在有机太阳能电池中的应用

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1、分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031531768硕士学位论文论文题目：富勒烯界面材料在有机太阳能电池中的应用TheApplicationofFullerene-basedInterfacialMaterialsin英文题目：OrganicSolarCells论文作者：韩伟指导教师：张向东教授专业：无机化学完成时间：二○一八年五月申请辽宁大学硕士学位论文富勒烯界面材料在有机太阳能电池中的应用TheApplicationofFullerene-basedInterfacialMaterialsinOrganicSolarCells作者：

2、韩伟指导教师：张向东教授专业：无机化学答辩日期：2018年5月28日二○一八年五月·中国辽宁摘要I摘要摘要有机太阳能电池作为太阳光转化的媒介，具有质量轻，制造成本低，可以通过卷对卷技术大面积制备等优点，从而引起人们的广泛关注。在过去的几十年里，单结有机太阳能电池有明显的进步，已认证的光电转换效率突破了13%。然而由于其本身结构造成的能级不匹配，以及不平衡的载流子迁移率，严重限制了其进一步的发展。为了解决这一限制，一个有效的策略是在电极和活性层之间引入界面材料，最终实现一个高的光电转换效率。在本文中，合成了几种富勒烯衍生物，并作为界面材料应用在有机太

3、阳能电池中，探究了分子结构与太阳能电池性能之间的关系。具体内容如下：合成了具有不同加成数目的富勒烯衍生物，作为电子传输层应用在有机太阳能电池中，提高电池性能。对于PBDB-T:ITIC-M电池，电池效率从6.21%提高到12.20%；而在PTB7-Th:PC71BM电池中，使用Tri-EMC60作为界面材料，电池效率从5.83%提高到了9.79%。通过对PBDB-T:ITIC-M系统的研究，发现EMC60能够有效的优化能级结构，减少界面接触电阻，提高电子提取能力，从而提高电池性能。值得注意的是，基于PBDB-T:ITIC-M电池，富勒烯界面材料首次

4、被用来作为电子传输层并取得了好的效果。研究结果表明，增加掺杂加成数目不仅能提高电子传输能力，而且也提高了电池的综合性能。合成了分别具有酯基和羧基的富勒烯衍生物FPI-A和FPI-E，并将其作为阴极界面层应用到倒置结构的有机太阳能电池中。富勒烯衍生物能够有效地钝化ZnO界面层的电子缺陷，并且优化其功函。其中，FPI-A更有效地增加了ZnO界面层的电子传输和提取能力，从而实现高的电池效率，基于PTB7-Th:PC71BM电池，获得了9.47%的光电转换效率。关键词：富勒烯衍生物，界面材料，有机太阳能电池，光电转化效率IAbstractABSTRACTO

5、rganicsolarcells(OSCs)，astheconversionmediumofsolarenergy，haveattractedgreatattentionduetothesuperiorpropertiessuchaslowfabricationcost,flexibility,lightweightandlargescalefabricationthroughroll-to-rollprocessabilitymethod.Thesingle-junctiondevicehasshownanotableprogressinthep

6、astdecadesofyears,whichhasreachedanaccreditedpowerconversionefficiency(PCE)at13%.However,theintrinsicbottleneckofthearchitecturecausedbythemismatchedenergylevelandtheunbalancedcarriermobilityinthedevicelimitfurtherimprovementofthedeviceperformance.Tosolvetheselimitations,inser

7、tionofinterfacialmaterialsbetweentheelectrodeandphotoactivelayerisaneffectivestrategy,accordinglyachievingremarkablyhighPCE.Inthispaper,severalfullerenederivativesweresynthesizedasinterfacialmaterialsforOSCsandtherelationshipbetweendeviceperformanceandmolecularstructurehavebee

8、ndiscussed.(1)Fulleropyrrolidineiodidederivatives(EMC60)withd