导　　师： 吴宏滨

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 非富勒烯有机太阳电池凭借设计、合成便利性,强光学吸收和最小化能量损失等优点,成为有机太阳电池的研究热点。在突破富勒烯太阳电池效率瓶颈并提高能量转换效率方面,被寄予厚望。目前,非富勒烯作为受体的器件表现已经超越富勒烯衍生物,能量转换效率不断攀升。然而,研究的主要力量在新材料的设计、开发,对非富勒烯受体区别于富勒烯受体的特性缺乏深入的了解。对非富勒烯太阳电池器件物理的研究,有助于系统的理解新材料的新特性,反过来指导器件的优化和材料的设计。常用富勒烯衍生物受体合成成本高,限制了有机太阳电池的大规模推广。本论文的第二章讨论采用无需经过高成本提纯、分离的PC61BM/PC71BM天然混合物作为受体,相对纯富勒烯衍生物受体,能够大幅度缩减合成成本。PCBM混合物受体的器件表现超过了纯PC61BM,并接近PC71BM受体。三者器件短路电流差距较大,PCBM混合物的短路电流高于PC61BM,略低于PC71BM受体。光电转换过程分析表明,三者器件的短路电流差距,主要来自短波长处的光吸收和载流子收集效率差别。采用倒置器件结构和电子传输材料PFN,对器件做进一步优化,我们将PTB7给体PCBM混合物受体器件光电转换效率提高至8.01%。研究结果表明,PCBM天然混合物在合成成本和光电性能上均优于PC61BM受体,是大面积有机太阳电池模组受体材料的优秀候选者。非富勒烯太阳电池能够实现转换效率的突破,其中一个决定性的因素是其具有低能量损耗,在器件上表现出高开路电压。器件的能量损失不仅取决于受体本身,还与相应匹配的给体材料有关。第三章中,我们以P3HT和PTB7-Th作为给体,对比研究了富勒烯和非富勒烯受体器件,使用带隙内的EQE和EL光谱测试分析器件的电荷转移能量(ECT),发现非富勒烯器件ECT提高涉及两种不同机制。对于只提高�

关 键 词： 非富勒烯有机太阳电池 非富勒烯受体 电荷转移能量 能级无序度 电荷产生通道 非辐射复合损失

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