多元D-A型三維小分子光伏給體材料的合成及其性能研究

《多元D-A型三維小分子光伏給體材料的合成及其性能研究》是依託西安交通大學，由黨東鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多元D-A型三維小分子光伏給體材料的合成及其性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黨東鋒
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

小分子光伏給體材料具有來源廣泛、結構確定和容易純化等特點，是當今新材料和新能源領域最富生機和活力的研究前沿之一。然而，目前小分子光伏給體材料仍然存在光電轉換性能較差的問題，這嚴重限制著其在太陽能電池器件中的實際套用。構築具有寬光譜回響、高載流子遷移速率的小分子光伏給體材料是解決此問題的關鍵。因此，本項目擬從材料分子結構的構建入手，設計和合成一類含稠環噻吩單元的多元D-A型三維小分子光伏給體材料。通過研究多元D-A型三維小分子光伏給體材料的分子結構和分子構建方式對其光物理性能、電荷傳輸性能以及器件光伏性能等的影響，揭示高性能小分子光伏給體材料的分子構築規律，獲得自主創新的高性能小分子光伏給體材料及其太陽能電池器件。項目的實施對於豐富和發展小分子光伏給體材料體系、解決小分子光伏給體材料性能較差的問題以及促進小分子光伏給體材料在太陽能電池器件中的實際套用具有十分重要的理論和現實意義。

結題摘要

由於小分子光伏給體材料來源廣泛、結構確定和容易純化等的優點，近年來受到了全球科學家們的廣泛關注，是當今新能源領域最富生機和活力的研究前沿之一。然而，目前小分子光伏給體材料仍然存在光電轉換性能較差的問題，同時高效率小分子材料種類較少的問題也嚴重限制了其在太陽能電池器件中的實際套用。而構築具有寬光譜回響和高載流子遷移速率的小分子光伏給體材料是解決此問題的關鍵之一。基於此，本項目從材料分子結構的構建入手，設計和合成了一類具有多元D-A結構的三維小分子光伏給體材料。相較於普通的D-A型小分子材料，具有多元D-A結構的小分子光伏給體材料顯示了更為優異的光電性能，其吸收光譜可由300 nm覆蓋到800 nm左右，並具有較高的載流子遷移速率 (~0.039 cm2 V-1 s-1) 和太陽能電池器件中較好的光電轉換效率 (~5%)；此外，本項目通過研究多元D-A型小分子光伏給體材料的分子結構對其光物理性能、電荷傳輸性能以及器件光伏性能等的影響，揭示出了小分子光伏給體材料的分子構築規律，並且獲得了系列自主創新的高性能光伏材料及其太陽能電池器件。項目的實施對於豐富和發展小分子光伏給體材料體系以及解決光伏材料性能較差的問題等具有十分重要的理論和現實意義。