有机太阳能电池给受体界面和电极界面性质的研究

【摘要】本文设计合成了一系列给体小分子材料，含氟碳链富勒烯受体材料和不同氧化程度的氧化石墨烯等材料，细致的研究给体受体材料界面、电极与活性层之间的界面对有机太阳能电池器件效率的影响，主要内容及结论如下：1.我们设计合成了以吡咯环二酮为受体单元，以不同共轭性基团为给体单元的给体-受体-给体（A-D-A）型小分子给体材料：T(TDPPT)2、TT(TDPPT)2和BDT(TDPPT)2。理论计算表明，三种小分子具有不同的共平面性，同时也表现出了不同的结晶性。具有结晶性的小分子材料分别与PC71BM、一定比例的DIO共混，以此混合溶液旋涂制备的活性层均形成了具有纳米线结构的小分子聚集体，并且不同结晶性的小分子给体材料还能够有效调节纳米线的尺度（4nm、10–15nm和15–20nm）。通过空间电荷限制电流的方法对上述活性层空穴迁移率和电子迁移率进行测试发现，基于10-15nm长度纳米线的活性层具有更加平衡的空穴和电子迁移率，从而有利于提高器件填充因子和光伏性能。通过调节给体小分子材料的化学空间结构来得到合适结晶尺度的小分子给体材料，并通过添加剂DIO的优化，我们可以得到不同尺度纳米线活性层形貌，而合适的纳米线尺度有利于器件短路电流和填充因子的提高，从而使得器件性能得到很大的提升。2.我们设计合成了含长氟碳链的富勒烯衍生物13F-PC61BM，发现在溶液旋涂过程中13F-PC61BM能够诱导P3HT结晶，在无需任何后处理的情况下P3HT:13F-PC61BM共混膜能形成长程有序，具有互穿网络结构的形貌，显著提高了电荷传输能力，改善了有机聚合物太阳能电池的能量转换效率。与P3HT:PC61BM体系相比，在未退火条件下，P3HT:13F-PC61BM得到了较高的器件效率。但是由于含氟链具有较大的刚性，会在一定程度上阻碍P3HT链的运动，因此与之前本课题组报道的PCBB-C8受体材料相比，器件未表现出更加优良的性能，并且材料P3HT:13F-PC61BM共混膜在未经热退火处理时还未达到最佳的活性层形貌，经热退火进一步处理的P3HT:13F-PC61BM器件效率也得到了进一步提高。3.研究了不同氧化程度的pr-GOs作为空穴传输材料对P3HT：PC61BM体系的影响，通过在控制氧化过程中的参数，如预氧化与否，氧化剂含量，氧化时间等得到一系列不同氧化程度的氧化石墨，并将得到的氧化石墨作为空穴传输层材料应用于有机太阳能电池中。我们证明通过不完全氧化的方法可以得到不同程度的氧化石墨界面偶极，从而实现界面材料功函数的调节，而器件界面材料的功函数对于优化器件的效率是非常重要的参数。同时，界面处的能级匹配对进一步降低界面处的串联电阻值，提高并联电阻有重要的影响。另外，通过器件稳定性的研究我们发现，相对于PEDOT:PSS空穴传输层而言，pr-GOs作为空穴传输层的电池器件具有更好的器件稳定性和寿命。
【作者】李超；
【导师】屠迎锋；李耀文；
【作者基本信息】苏州大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】体异质结太阳能电池；界面材料；纳米线；富勒烯受体自组装；氧化石墨；

【参考文献】
[1]史坚.冠心病患者血小板GPⅥ的表达及其与内皮细胞相互作用的研究[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[2]吴梦芹.新型轨道交通方式之现代有轨电车系统发展对策研究[D].天津大学,项目管理,2013,硕士.
[3]廖志伟,岳苓,文福拴,黄少先,李思岑.基于混合规则网络和警报时序特性的电力系统故障诊断[J].电力系统自动化,2013,10:72-79.
[4]贾德治,李怀清.新型泵站综合自动化系统在景电工程成功应用[J].中国水利.2004(09)
[5]张定均.计算机局部网络——第一讲局部网络技术和协议(上)[J].冶金自动化,1988,01:53-56+52.
[6]田建敏.基于SOA的企业集成系统的研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[7]马臣.基于LBP与形状上下文的足迹比对算法研究[D].大连海事大学,控制工程,2014,硕士.
[8]卢安省.校园手机一卡通系统的分析与设计[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[9]黄天赐.不同产地连钱草药材质量分析和比较的研究[D].湖北中医药大学,中药学,2013,硕士.
[10]杨光.基于PDF文档传播的实验性僵尸网络的研究[D].山东大学,信息安全,2013,硕士.
[11]韩阳.锂离子电池化成分容系统通信与校准环节的设计与实现[D].厦门大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[12]易立铁.基于.NET的区域教育应用系统的设计与实现[D].西南交通大学,计算机技术,2012,硕士.
[13]吕绪庸.以植-乌洛托品法取代铬-植鞣法的研究[J].成都科技大学学报.1989(04)
[14]李真真.生物技术专利权滥用的法律规制[D].郑州大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[15]李丹妮.糖代谢异常与糖尿病视网膜病变的相关分析[D].大连医科大学,内分泌学,2012,硕士.
[16]王金贵.天津地铁1号线安全点灯输出模块与LED信号机接口电路的匹配设计[J].铁道通信信号.2008(03)
[17]王宗伟.线阵CCD卫星影像DSM自动生成技术研究[D].中国矿业大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[18]郭晗.多孔碳材料的合成及在能源，环境中的应用研究[D].吉林大学,无机化学,2014,硕士.
[19]邹亮.基于主动轮廓模型的脑部MRI图像边缘提取方法研究[D].天津大学,模式识别与智能系统,2004,硕士.
[20]胡少凡.单基因突变对狼疮模型小鼠的作用及影响[D].南昌大学,儿科学,2014,硕士.
[21]陈炳文,王文伟,秦前清.基于分数阶积分算子的红外弱小目标检测[J].控制与决策,2012,01:147-151.
[22]何建平.不同复温方法下兔肢体深低温冷冻再植后血管组织病理学变化研究[D].山西医科大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[23]许恺,沈冲,盛卫坚,单尚,贾义霞.铜催化β-酮酸酯的苄基化反应[J].有机化学.
[24]王晶.爱尔兰高级公务员选任制度研究[D].华中师范大学,国家治理与考选制度,2014,硕士.
[25]朱参胜.小鼠抗人TNF单抗结合域和亲和力的预测及其中和活性表位鉴定[D].第四军医大学,免疫学,2004,硕士.
[26]陈雨霏.功能化碳纳米管/聚氨酯杂化膜的研制及渗透汽化性能研究[D].浙江工商大学,2015.
[27]姚红良.需求波动、融资约束与研发支出：来自产业和地区面板数据的经验证据[D].复旦大学,西方经济学,2012,硕士.
[28]姜晶.供应链金融模式下的银行贷款风险研究[D].中南民族大学,企业管理,2013,硕士.
[29]初哲.吉林省农业保险市场开发策略研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[30]徐弘.社交网络对游客购买意向影响研究[D].浙江大学,2011.
[31]朱晓明.小高炉自动上料系统[J].冶金自动化,1984,05:13-16.
[32]杨晓蓉,王文生.网络服务的新模式——从信息服务向知识服务转变[J].农业网络信息,2005,08:29-31+52.
[33]苗新芳.心房钠尿肽、降钙素基因相关肽对大鼠急性肺损伤水通道蛋白1作用机制的研究[D].第四军医大学,内科学,2004,硕士.
[34]王佳浚,郎涵光.高校大学生抗挫折能力分析[J].中国电力教育,2014,02:238-239.
[35]刘晓钰.基于过渡金属催化剂的水煤气变换和丙三醇氢解反应性能研究[D].复旦大学,物理化学,2013,博士.
[36]郭庆丽.河南省安阳市农村生态环境保护研究[D].河北大学,思想政治教育,2014,硕士.
[37]石伟.自尊的记忆效应的实验研究[D].西南师范大学,2004.
[38]王亓刚.淮南矿业集团发展战略分析[D].安徽大学,工商管理,2014,硕士.
[39]刘泽澎.B→O血型改造动物实验研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,免疫学,2003,硕士.
[40]李星和.中国热点刑事案件网络评论分析[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[41]马磊.北京麦新果季科技有限公司项目采购成本控制研究[D].北京工业大学,项目管理（专业学位）,2014,硕士.
[42]赵晓芳.基于自旋和类自旋自由度的纳米器件设计[D].大连理工大学,2010.
[43]兴百桥.公路边模铺设机械视频监控导向系统研究[D].河北经贸大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[44]刘光雷.粒子群优化算法改进研究[D].渤海大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[45]丁雅桑.声乐专业之视唱练耳教学研究[D].武汉音乐学院,音乐与舞蹈学,2013,硕士.
[46]田宏哲.全二维液相色谱接口技术研究及系统构建[D].中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）,2007.
[47]杨玉.安徽省高新技术产业自主创新能力评价研究[D].安徽大学,产业经济学,2014,硕士.
[48]石松波.Li-Mg-N-H复合体系的储氢性能及其机理[D].浙江大学,材料学,2013,硕士.
[49]本报记者王俊杰.“新新”向荣闯新路[N].东营日报,2015-04-23001.
[50]杜小川.上市公司高管社会资本对企业价值影响的实证研究[D].哈尔滨工业大学,会计学,2013,硕士.