螺旋折叠体分子桥连的给体─受体化合物的光伏性能研究

Organic solar cell is a promising approach to tackle today’s energy issues and low-cost processing, becoming a research hotspot in both domestic and overseas. The main configuration characteristic of organic solar cells is bulk heterojunction structure. Effectively enhancing the phase separation of donor/acceptor domains in the bulk heterojunction structure to improve performance of devices is one core issue of researching on organic solar cells. This project will design and synthesize a series of new polythiophene─fullerene D─A double-cable polymer linked by a fodamer as a bridge, in order to solve the problems about the phase separation of donor/acceptor domains and the low power conversion efficiency of double-cable polymer photovoltaic devices. We hope that a new type of organic semiconductor materials applying to fabricate a solar cell with high performance will be obtained.

有机太阳能电池作为解决能源危机和低成本加工的一个有效的手段成为国内外科学界研究的热点,其中本体异质结结构是有机太阳能电池的最主要构型，而提高本体异质结中给受体的有效相分离以提高器件性能成为了研究有机太阳能电池的一个核心问题。本项目将利用螺旋芳香环低聚酰胺折叠体分子的快速分离光诱导电荷特性，通过有机化学的合成方法，开发出一系列新型的折叠体分子桥连的聚噻吩─富勒烯给体─受体双电缆聚合物，以解决给受体相分离和双电缆聚合物光伏器件的光电转换效率偏低的问题，有望得到一类新型的可制备高性能太阳能电池的有机半导体材料。

有机半导体材料的研究与器件应用一直是微电子学和光电子学发展的一个热门领域。我们合成了一些列折叠体分子、新型的二苯并噻吩并吡咯给体分子和二芳基二氰基乙烯受体分子。同时，我们还合成了一系列折叠体分子桥连的七连噻吩给受体分子。研究表明，给体分子二苯并噻吩并吡咯的形状对性能具有很大影响，扇形分子显示了比线形分子更优异的电荷传输性质。我们还发现了合成功能化二氰基乙烯分子的新方法，该方法简单有效且有普适性。此外，我们通过优化器件结构，用溶液法制备了高性能的热激活延迟荧光有机发光二极管。对于折叠体分子系列（Pn），我们研究了其在P3HT：Pn：PCBM三元太阳能电池中的应用，结果发现折叠体分子长度越长，其制备的器件光电转换效率越高。因此，这类折叠体分子是一类有潜力的光电转换材料。