有机小分子太阳能电池材料的理论研究

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1、分类号：O64单位代码：10183研究生学号：2014952004密级：公开研有有机小分子太阳吉林大学能电池硕士学位论文材料的（学术学位）理论研有机小分子太阳能电池材料的理论研究究Theoreticalstudiesonorganicsmallmolecules崔亚forphotovoltaicapplications辉吉作者姓名：崔亚辉林大专业：物理化学学研究方向：有机太阳能电池材料指导教师：张厚玉教授培养单位：理论化学研究所2017年5月—————————————————————————————有机小分子太阳能电池材料的理论研究———

2、——————————————————————————Theoreticalstudiesonorganicsmallmoleculesforphotovoltaicapplications作者姓名：崔亚辉专业名称：物理化学指导教师：张厚玉教授学位类别：理学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明

3、本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优

4、秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士□博士学科专业：物理化学论文题目：有机小分子太阳能电池材料的理论研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学前卫南区超分子结构与材料国家重点实验室，130012作者联系电话：13069043676摘要有机小分子太阳能电池材料的理论研究作者：崔亚辉指导教师：张厚玉教授专业：物理化学摘要有机太阳能电池材料因其成本低、重量轻、易加工、柔韧性好、对环境友好和适合大面积生产等优势

5、，在近年来备受关注。异质结型太阳能电池将供、受体材料相结合形成双连续空间网状结构，可以增加供、受体接触面积，利于激子在界面的分离，因而可以有效提高器件的光电转换效率。有机小分子和聚合物作为供体材料被广泛应用于异质结型太阳能电池。目前，以聚合物材料为基础的电池器件效率已超10%，但聚合物材料提纯难和多分散性等因素不利于光电效率的进一步提升。相反，有机小分子材料具有明确的分子结构，易纯化，重复性好和较方便的结构修饰等优点而备受科研工作者青睐。目前，以有机小分子材料为基础的器件效率已超10%，但离实际的商业化应用仍有一定距离。因此，设计和合成高

6、效率的有机小分子材料是目前该领域研究的重点。本论文以有机小分子材料为研究对象，应用量子化学理论及方法系统研究物质结构与性质的关系，从微观角度深入分析结构的微小调试对分子光电性质的影响，从而为实验上设计和合成高效率的材料提供一定理论依据和指导。本论文主要内容包括以下两部分：第一部分：研究了终端吸电子单元对D-π-A型分子性质的影响。我们应用量子化学方法系统研究了一系列以D-π-A-A型结构为基础的供体材料在异质结型太阳能电池中应用。为了更好的了解末端吸电子单元对D-π-A型分子光电性质的影响，我们深入分析分子的基态结构，光谱吸收，前线轨道能

7、级，分子内电荷传输，激子结合能和界面间激子分离速率等相关性质参数。计算结果表明：终端吸电子单元的修饰可以有效提高分子光捕获能力，分子内电荷传输性质和激子在界面的分离速率。通过Scharber模型，我们设计的分子效率可达到8%以上，是I摘要一种潜在的高效率材料。因此，终端结构修饰是一种有效的提高光电效率的策略，该结果为实验上设计和合成高性能材料提供一定借鉴。第二部分：研究了奇-偶效应对齐聚物小分子材料光电性质的影响。在异质结型太阳能电池中，以噻吩材料为基础的A-D-A型小分子作供体，重点揭示其光电效率的奇偶效应特点。影响效率的因素众多，为了

8、从本质上探索噻吩单元的奇偶数变化是如何影响其效率，我们应用量子化学方法从微观角度系统研究了分子的结构，前线轨道能级，吸收光谱，分子内电荷传输，激子的分离以及载流子迁移率等相关性质参数。计算结果