有机太阳能电池简介与展望

太阳能是一种非常重要的可再生能源。将太阳能转化为电能的有机太阳能电池,因其具有重量轻,柔韧性好,可以进行大面积、低成本的柔性制备等优点,为解决未来全球的能源问题提供了一种选择。简要介绍了有机太阳能电池的发展、性能参数、工作机理和应用实例。     

基于静电吸引的自组装树状超分子复合物

树状分子合成和基于静电作用组装研究是目前十分活跃的研究领域［1－3]．树状分子的大小、形状、拓扑形态、柔曲性、内部空腔分布和表面化学可以在分子水平上得到严格的控制，因而其具有独特的性质，被用作“纳米构筑单元”来组装特殊的超分子结构和微环境[3~5]．大环共轭卟啉分子在生物体系内的电子转移过程中起着重要作用，以卟啉为核的树状分子可作为人工模拟酶的模型[6]．本文首次报道以阴离子卟啉作为树状分子的核，树状阳离子为外层，基于卟啉阴离子与树状阳离子之间静电作用力来组装树状超分子复合物．合成与组装过程如下：1实验部分…     

通过非共价构象锁定和端基工程策略设计高效率的A-D-A型稠环电子受体

近年来,非富勒烯太阳能电池的发展迅猛。目前报道的高效率的非富勒烯稠环电子受体主要采用受体-给体-受体(A-D-A)型结构。本工作中,我们在给受体间引入3,4-二己氧基噻吩作桥,用5,6-二氯-3-(二氰基亚甲基)靛酮作端基设计合成了一种新的稠环电子受体(ITOIC-2Cl)。一方面,可以通过S···O和O···H等作用在分子内形成非共价键构象锁促进分子的平面性;另一方面,通过增加端基的缺电子性可以增强分子内的电荷迁移。在两者的协同作用下,ITOIC-2Cl的光谱吸收拓宽到近红外区,这有利于获得宽的光谱响应。将ITOIC-2Cl与一种吸收互补的给体聚合物(PBDB-T)共混制备活性层,我们用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)表征其形貌,发现共混薄膜可以形成纤维状的互传网络结构和合适纳米尺寸的相分离,这有利于电荷的分离和传输,从而获得高的短路电流(J_(sc))和填充因子(FF)。最终,基于PBDB-T:ITOIC的电池,我们获得了9.37%的光电转换效率,其开路电压(V_(oc))为0.886 V,J_(sc)为17.09 mA·cm~(-2),FF为61.8%。这些研究结果为我们提供了一种设计高效率的非富勒烯稠环电子受体的有效的策略。     

树枝化对聚芴类分子发光行为的影响

运用稳态吸收、稳态荧光光谱及皮秒时间分辨荧光光谱等手段, 研究了树枝化对聚芴分子的光谱动力学行为的影响. 在1×10-5 mol/L四氢呋喃溶液中, 非树枝化聚芴和不同代数的树枝化聚芴的稳态吸收和稳态荧光光谱基本一致, 表明树枝化不影响聚芴基团的本征电子性质; 在薄膜状态下, 紧密排列的聚芴分子表现出明显的链间聚集行为. 不同代数树枝化聚芴的时间分辨荧光动力学研究结果表明, 溶液状态下的发光为单指数衰减行为, 而薄膜状态下的发光为多指数衰减行为, 且其发光寿命随树枝化代数增加而增长, 表明树枝化基团抑制了邻近的聚芴分子之间能量传递所致的激发态能量耗散.     

内含C_(60)的环状卟啉锌双体超分子的结构、电子光谱及三阶非线性光学性质的理论研究

用半径经验AM1和MP3方法研究了内含C_(60)的环状卟啉锌双体的稳定几何构型 。用ZINDO-SOS方法对分子的电子光谱，三阶非线性极化率进行了计算。该分子在 不同的外场频率下，三阶非线性极化率为48.23 * 10~(-34) - 65.15 * 10~(-34) esu，将是一种有很好应用前景的非线性光学材料。     

9位芳香基取代超支化聚芴的合成与表征

以2,7-二溴芴酮为起始原料,在芴的9位引入芳香取代基代替传统的烷基取代基,增加9位的稳定性,并用AB+AB2的方法,用新单体合成了不同支化度的超支化聚合物,新合成的超支化聚合物具有良好的热稳定性和发光稳定性.聚合物的热分解温度都在400℃以上;聚合物的薄膜在空气中于200℃加热2 h后没有出现绿光发射带,发光稳定性和烷基聚芴相比得到明显的提高.DSC结果显示,线性聚合物在170℃时有玻璃化转变,超支化聚合物在300℃以内没有明显的相转变,保持一种稳定的无定形态,更有利于提高材料的发光效率.     

平面型给-受体共轭聚合物的合成及在体异质结聚合物太阳能电池中的应用

设计合成了主链为聚2,8-{5,11-二烷基吲哚[3,2-b]咔唑}-4,7[2,5-噻吩]-二-5,6-二烷氧基-2,1,3-苯并噻二唑, 具有不同侧链的2种平面型给-受体共轭聚合物(QP-2和QP-3), 研究了其热学、光物理和光伏性质. 用聚合物-PC₇₁BM([6,6]-苯基C₇₁丁酸甲酯)共混物作为活性层构筑了本体异质结聚合物太阳能电池. 其中以QP-3为给体、以PC₇₁BM为受体的光伏电池能量转换效率最高达到2.59%, 开路电压为0.72 V, 短路电流为9.24 mA/cm², 填充因子为0.38. XRD结果表明, 平面型共轭聚合物具有较好的结晶性, 原子力显微镜(AFM)显示平面型共轭聚合物易于发生微观相分离.     

Stable superhydrophobic fluorine containing polyfluorenes

Fluorene-based polymers containing perfluorooctyl moieties were designed and synthesized.The high electronegativity and F…H-C interactions are present in the fluorinated polymers,which slightly induce blue-shift of UV-Vis absorption in film.The fluoropolymer films prepared from fluorinated solvents show lager contact angles than those prepared in non-fluorinated solvents.     

6,7-dialkoxy-2,3-diphenylquinoxaline based conjugated polymers for solar cells with high open-circuit voltage

6,7-Dialkoxy-2,3-diphenylquinoxaline based narrow band gap conjugated polymers, poly[2,7-(9-octyl-9H-carbazole)-alt-5,5-(5,8-di-2-thinenyl-(6,7-dialkoxy-2,3-diphenylquinoxaline))] (PCDTQ) and poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-5,5-(5,8-di-2-thinenyl-(6,7-dialkoxy-2,3-diphenylquinoxaline))] (PFDTQ), have been synthesized by Suzuki polycondensation. Their optical, electrochemical, transport and photovoltaic properties have been investigated in detail. Hole mobilities of PCDTQ and PFDTQ films spin coated from 1,2-dichlorobenzene (DCB) solutions are 1.0 × 10-4 and 4.1 × 10-4 cm2V-1s-1, respectively. Polymer solar cells were fabricated with the as-synthesized polymers as the donor and PC61BM and PC71BM as the acceptor. Devices based on PCDTQ:PC71BM (1:3) and PFDTQ:PC71BM (1:3) fabricated from DCB solutions demonstrated a power conversion efficiency (PCE) of 2.5% with a Voc of 0.95 V and a PCE of 2.5% with a Voc of 0.98 V, respectively, indicating they are promising donor materials.     

合成聚芳酯树状分子的新方法

以３，５－二羟基 苯甲酸为起始原料，经甲醇酯化保护羧基，与苯甲酰氯反应，得到３，５－二苯甲酰氧基苯甲酸甲酯用ＡｌＣｌ３．ＮａＩ去掉保护基甲基，以高收率得到３，５－二苯甲酰氧基苯甲酸。其结构均是由ＩＲ，＾１ＨＮＭＲ，ＥＡ等方法证实。