摘要：利用结构简单、成本低廉的初始原料,设计合成了主链含炔键的聚合物给体材料PBEA-F和PBEA.由于炔键的强吸电子能力,分子的最高占有轨道能级(HOMO)得以降低,使得聚合物的带隙变宽.同时,引入炔键的聚合物给体材料与受体小分子材料BTP-eC9-4F共混制备有机太阳能电池器件,可实现较低的非辐射能量损失与高的开路电压(open circuit voltage,Voc).最终基于PBEA的器件可得到0.91 eV的Voc、20.70 mA/cm^(2)的短路电流密度(short-circuit current density,Jsc)和10.39%的能量转化效率(power conversion efficiency,PCE),远高于PBEA-F器件的PCE (5.50%).

摘要：通过对苯并噻二唑单元进行氟、氯等卤原子取代,并同时调节烷基侧链的长度,设计合成了一系列基于苯并噻二唑四噻吩类的聚合物太阳电池材料.不同卤原子取代以及烷基侧链的长度都会影响聚合物的结晶性和薄膜聚集形貌从而改变其带隙和电荷传输性质.氟、氯原子的引入可调节聚合物的能级结构,而且相对于氟原子而言,具有更大原子半径的氯原子的引入可在更大尺度下调节能级结构,从而大幅提高相应太阳电池的开路电压,同时通过侧链的优化可进一步调节聚合物的微观聚集结构,改善器件能量转换效率.结果表明,在氯原子和氟原子共同作用的情况下,引入较长的侧链有利于提升聚合物的开路电压和短路电流,从而获得较好的器件性能.其中,以氯、氟共同取代的聚合物PCFBT4T-2OD与PC_(71)BM为活性层的器件性能最佳,能量转换效率可达8.84%.

摘要：随着能源和环境问题日益严重,人们日益关注于太阳能的开发和应用。同时,无机太阳能电池因其自身原因而受到限制,聚合物太阳能电池受到更多的关注。在聚合物基的太阳能电池中,给体材料制约着电池效率的提高,其中材料的带隙和能级是影响其性能的主要因素。而通过研究和选取具有合适带隙和能级的给体材料可以有效地调节电池器件的效率。本文介绍了太阳能电池给体材料的设计原则与主要影响因素,并叙述了近年来该领域内的研究进展和以及发展前景。

摘要：聚合物太阳能电池因其质量轻、柔性、可溶液制备成大面积器件等优点受到学术界和产业界的广泛关注。目前,聚合物太阳能电池仍然处于实验室研究阶段,研究重点依然集中在器件效率以及使用寿命的进一步提高上。开发新颖高效的聚合物太阳能电池材料是持续提高电池器件效率的原动力。给体(D)-受体(A)型共轭聚合物材料具有宽的光谱吸收、可调节的能级水平、强的分子内电荷转移过程等特征,成为聚合物太阳能电池材料设计的重要策略之一。众多的给体和受体结构单元已被筛选用来构建高性能的D-A型共轭聚合物光伏材料。其中,萘并双噻二唑及其衍生稠环受体结构单元因其具有刚性的共轭平面、强的吸电子能力等特点,被广泛用于设计高性能的聚合物太阳能电池给体材料。基于此,本文综述了萘并双噻二唑及其衍生稠环受体构筑单元在发展D-A型聚合物给体材料方面的应用,并对该类材料的发展方向和前景提出了展望。

摘要：设计了3个由不同数量的F原子取代的苯并[1,2-b;4,5-b′]二塞吩(BDT)衍生物及其二聚体,采用密度泛函理论研究其电子结构和轨道能级,着重探讨了F原子取代对开路电压的影响.采用含时密度泛函理论模拟了光谱性质,明确了F原子取代对短路电流的影响;同时采用跃迁密度矩阵探讨了它们的激子耦合能力,进而推测F原子取代对光电转换效率的影响,为设计合成新型高效有机太阳能电池给体材料提供了重要的理论依据.

摘要：材料的合理设计对提高有机太阳能电池(OSCs)的能量转换效率(PCE)起着至关重要的作用.近年来有机太阳能电池在给受体材料的研究上取得了巨大成功,为能量转换效率快速增长做出了巨大贡献.目前其最高能量转换效率已经超过19%,显示出它们在实际应用中的巨大潜力.利用氯介导策略调控给受体材料性能被证明是一种有效的方法,具有重要的应用意义.通过努力,在不断取得的进展和积累的成果上,逐渐形成了“氯介导有机光伏材料体系”.此研究展望简要介绍了近年来利用氯介导策略发展的系列具有代表性的氯介导聚合物给体和非富勒烯受体材料体系;强调了氯原子在调控材料能级、分子间堆积、活性层薄膜形貌等方面的能力及其对器件光伏性能的重要影响,探究了其内在机理.此外,还讨论了未来在开发新型氯介导有机光伏材料时应考虑的一些关键问题,如转换效率、成本和稳定性.

摘要：设计了四个以四联噻吩为中心给电子单元,联二噻吩为末端给电子单元,不同功能的苯并噻二唑(DOBT,BT,FBT和FFBT)为吸电子单元的有机小分子太阳能电池给体材料,分别称为DOBT-8T,BT-8T,FBT-8T和FFBT-8T.在B3LYP/6-31G(d)基组的水平上利用密度泛函和含时密度泛函理论对四个小分子进行了理论计算.详细分析了吸电子单元苯并噻二唑的结构修饰对小分子给体材料性能的影响.理论计算结果显示,不同功能的苯并噻二唑单元的引入对小分子给体材料的几何结构、禁带宽度、HOMO与LUMO能级、轨道电子密度分配、能量驱动力、开路电压和分子中的原子电荷(NPA)都有重要调节作用.相比于其它分子,以FBT为吸电子单元的FBT-8T,显示了最窄的带隙和较低的HOMO能级值.以FFBT为吸电子单元的FFBT-8T,获得了最低的HOMO能级和较为合适的禁带宽度.利用Scharber模型分别计算了基于小分子/PC61BM为活性层的光伏器件的能量转换效率(PCE),基于FBT-8T/PC61BM和FFBT-8T/PC61BM的光伏器件,将获得的PCE分别高达约4.7%和5.2%.在以上研究的基础上,推测FBT-8T和FFBT-8T是潜在的高性能的有机小分子体异质结光伏给体材料.

摘要：作为一种低耗、高效的有机光伏器件,异质结型有机太阳能电池具有成本低、重量轻、柔韧性好等优点,已引起国内外的广泛关注.设计并合成性能优良、结构新颖的有机/聚合物电子给体和电子受体材料、提高光电转换率是太阳能电池研发的关键问题之一.本文简要介绍了异质结型有机太阳能电池的特点和工作原理,从聚对苯撑乙烯衍生物、苯并噻吩类以及苯并噻二唑类聚合物三个方面系统地综述了有机太阳能电池给体材料的研究进展.同时,依据有机太阳能电池受体材料的发展历程,较全面阐述了富勒烯衍生物、9,9-联亚芴基衍生物和苝二酰亚胺衍生物三类受体材料的结构特点及其在有机光伏器件中的应用与发展.最后,对异质结型有机太阳能电池发展趋势和应用前景做了展望.

摘要：利用3,4-二氰基噻吩(DCT)为电子受体单元,苯并双噻吩(BDT)为电子给体单元,并结合不同侧链取代的噻吩为π桥,设计合成了一系列新型宽带隙共轭聚合物:PB3TCN-C32、PB3TCN-C36、PB3TCN-C36-R以及PB3TCN-C40.这些聚合物具有较宽的光学带隙(>1.8 eV)、较深的最高占有分子轨道(HOMO)能级.与非富勒烯受体(IT-4F)结合制备了有机太阳电池器件,其中聚合物PB3TCN-C40实现了高达11.2%的能量转换效率(PCE),其开路电压(Voc)为0.92 V,短路电流密度(Jsc)为18.9 mA cm-2,填充因子(FF)为0.64,是目前文献报道基于氰基噻吩类聚合物材料的最好结果.同时,该体系具有低至0.6 eV的能量损失.这些结果表明DCT是一种极具潜力的实现宽带隙、深HOMO能级共轭聚合物的构筑单元,有望实现更高能量转换效率的有机太阳电池.

摘要：在各种共轭聚合物给体材料中,以聚3-己基噻吩为代表的聚噻吩衍生物因其结构简单、易制备以及良好的空穴传输性能,在富勒烯衍生物为受体材料的聚合物太阳能电池体系中一直是研究重点之一。但是在近年来发展迅速的稠环小分子非富勒烯体系中的相关研究较少。在本工作中,我们通过在噻吩侧链引入烷硫基和氟取代基,设计合成了一种新型的聚噻吩衍生物给体PBSBT-2F;并对其吸收光谱、分子能级、传输性能以及光伏性能进行研究。基于PBSBT-2F:ITIC的聚合物太阳能电池取得6.7%的能量转换效率,其中开路电压为0.75 V,短路电流为13.5 mA·cm^(-2),填充因子为66.6%。结果表明:PBSBT-2F在非富勒烯体系中有很大的应用潜力。