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利用苯并二噻吩基聚合物给体和三芳胺基非稠环电子受体构筑简单高效有机太阳能电池
2024年
使用简单的聚合物给体P(Cl)和简单非稠环受体2BTh-2F,构建了低成本的高性能有机太阳能电池.并选用固体添加剂二碘苯(DIB),对共混膜形貌进行精细调控.通过原子力显微镜、高分辨透射电镜以及原位紫外-可见光吸收光谱等手段,深入研究了活性层的成膜过程、共混膜相分离形貌等.最终,基于P(Cl):2BTh-2F的器件获得0.861 V的开路电压(open circuit voltage,V_(OC))、23.18 mA/cm的短路电流密度(short-circuit current density,J_(SC))、71.21%的填充因子(fill factor,FF)以及14.21%的功率转换效率(power conversion efficiency,PCE).
蒋晓林汪航马雪晴王逸凡路皓刘亚辉薄志山
关键词:有机太阳能电池光电转化效率
分子堆叠和器件性能:基于苯并二噻吩及其衍生物的高效小分子给体研究进展
2023年
有机全小分子太阳能电池由于具备结构精确和批次差异小的特点,有广阔的应用前景,近年来该领域的发展备受关注.本文回顾了基于苯并二噻吩(BDT)及其衍生物的小分子给体的发展.基于分子结构、堆叠特性和器件性能之间的关系,分析了小分子BDT系列的成功案例,旨在阐明分子结构、分子聚集和器件性能之间的联系,为未来高效分子的设计提供参考.
杨可肖泽云陆仕荣孙宽
基于苯并二噻吩的氟代小分子给体的合成、表征及光伏性能研究
2022年
对小分子给体进行氟代,往往能够通过拉深其最高占据分子轨道(HOMO)能级来提高光伏器件的开路电压,从而有助于获得更高的光电转化效率。本工作设计合成了含3′,4′-二氟-3,3″-二辛基三联噻吩结构的新型共轭单元,并通过Stille偶联、Knoevenegal缩合等反应进一步合成了以噻吩取代侧链的苯并二噻吩为核心、氟代三联噻吩为共轭桥、罗丹宁为封端基团的新型小分子电子给体光伏材料(命名为BDT4F-RO)。此分子的结构和初步的理化性能分别通过核磁共振波谱(^(1)H NMR、^(13)C NMR、^(19)F NMR)、紫外-可见吸收光谱、循环伏安法和热重分析等进行测试表征。结果表明:薄膜状态下的BDT4F-RO在300~700 nm均有较强的吸收,吸收边界位于690 nm。与不含氟原子的类似物BDT-RO相比,BDT4F-RO具有较深的HOMO能级,这也使得对应的光伏器件有更高的开路电压(0.95 V)。但是总体的效率上BDT4F-RO远逊于BDT-RO,这可能是氟原子的引入使得BDT4F-RO与受体分子IDIC的混溶性较差所致。
孙宗宇吕杰阚志鹏段泰男陆仕荣
关键词:有机太阳能电池
A simple structure copolymer donor based on carboxylated benzodithiophene for polymer solar cells
2022年
The design and development of low-cost and efficient photovoltaic materials remain a major challenge for the research and application of polymer solar cells(PSCs).Therefore,developing efficient photovoltaic polymers with simple structure and easy preparation has become an important research topic.Here we report a facilely synthesized electron-donating polymer X1 with a simple chemical structure,which is composed of carboxylated benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene(BDT)and thiophene unit.The carboxylate substituents on the BDT unit endowed the polymer with appropriate solubility,low-lying highest occupied molecular orbital(HOMO)energy level,and superior absorption.The PSCs based on X1 as the donor showed a high power conversion efficiency of 16.6%,with a remarkable short-circuit current density of 27.07 m A cm^(-2).These results demonstrated that X1 is a highly promising candidate for low-cost and efficient PSCs.Furthermore,this study revealed the potential of carboxylated BDT as an effective building block in the research and development of high-performance photovoltaic materials.
Xiaochen WangRui ZhaoZicheng DingShengzhong(Frank)LiuYongfang Li
关键词:CARBOXYLATELOW-COST
Two star-shaped small molecule donors based on benzodithiophene unit for organic solar cells
2022年
Star-shaped small molecules have attracted great attention for organic solar cells(OSCs)because they have three-dimensional charge-transport characteristics,strong light absorption capacities and easily tunable energy levels.Herein,three-and four-armed star-shaped small molecule donors,namely BDT-3 Th and BDT-4 Th,respectively,have been successfully designed and synthesized,which used benzodithiophene(BDT)as the central unit.The two star-shaped intermediates(2 a and 2 b)could be simultaneously obtained by one-step of Suzuki coupling,and 1,2-dimethoxyethane played a key role in the Suzuki coupling.Both of them have excellent thermal stability,good solubility and broad absorption.Four-armed BDT-4 Th shows a slightly higher extinction coefficient,a deeper HOMO energy level and an obviously better phase separation morphology when blended with Y6 than three-armed BDT-3 Th.As a result,increased power conversion efficiency(PCE)of 5.83%is obtained in the BDT-4 Th:Y6-based OSC devices,which is obviously higher than that of the BDT-3 Th:Y6-based devices(PCE=3.78%).To the best of our knowledge,this is the highest PCE among the BDT-based star-shaped donors-based OSCs.This result provides an effective strategy to obtain star-shaped small molecule donor materials for high efficient organic solar cells.
Jun XuJinsheng ZhangDaobin YangKuibao YuDandan LiZihao XiaZiyi Ge
关键词:BENZODITHIOPHENE
基于苯并二噻吩的核小分子受体材料合成及其光伏性能研究被引量:1
2021年
以苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮和3-(2-癸基十四烷基)噻吩为原料,通过数步反应高效合成了三种目标小分子受体BDT-2H、BDT-2F和BDT-2Cl。三种小分子受体具有依次红移的吸收光谱,光学带隙分别为1.72、1.70、1.65 eV,HOMO和LUMO能级也呈现出依次降低的趋势。因此,三种小分子受体分别与聚合物给体PBDB-T共混制备的有机太阳能电池具有依次降低的开路电压(0.99、0.88、0.80 V)和逐步提高的短路电流(6.74、11.63、15.63 mA·cm-2),能量转换效率分别为2.82%、5.64%和7.17%。
谢亮陈景龙梁淑敏李皇芬曹佳民肖曼军唐子龙
关键词:有机太阳能电池
新型苯并二吡咯酮与苯并二噻吩衍生物的共聚及性能研究被引量:1
2021年
以苯并二吡咯酮(BDP)类衍生物为电子受体单元,噻(硒)吩修饰的苯并二噻吩(BDT)类作为电子给体单元,通过钯催化Stille缩聚反应合成了3种新型的给体-受体(D-A)共聚物PBDP-BDT(T),PBDP-BDT(Se),PBDP-BDTT(T),并采用核磁共振、凝胶渗透色谱、紫外-可见分光光度计、循环伏安法,热重分析对3种聚合物的结构和性能进行了表征。结果表明:3种聚合物紫外可见吸收范围为250~1200 nm,其能量最低的吸收峰分别位于680 nm,722 nm,744 nm;起始氧化电位分别为0.90 eV,0.73 eV,0.75 eV,由此估算出其电化学能隙分别为1.72 eV,1.47 eV,1.40 eV,显示出较窄的能隙特征。此外,聚合物还具有较好的热稳定性。
石淦徽董浩陈学刚
关键词:光物理性质
主链含苯并二噻吩的D-A结构甲壳型共轭聚合物的合成与表征被引量:1
2021年
以给电子的苯并二噻吩(Donor)作为聚合物的主链、吸电子氰基为端基的三联苯液晶基元(Acceptor)作为侧链,并在苯并二噻吩苯环空位上引入不同的基团,通过Suzuki和Stille偶联反应,聚合得到2种甲壳型共轭聚合物P1(PBDTTTP-CN)和P2(PBDTDTTTP-CN)。2种聚合物溶解性良好,热重测试表明2种聚合物有较好热稳定性,热降解温度高于300℃。紫外可见吸收光谱表明2种聚合物在280~570 nm范围有较宽的吸收,电化学测试2种聚合物的带隙分别为2.10 eV和2.15 eV,表明新型聚合物是一种性能良好的潜在电致发光材料。
万里鹰李佩杰易凡
新型苯并二噻吩类聚合物供体材料合成及其光伏性能研究
2021年
以刚性平面结构的苯并二噻吩(BDT)为给电子单元和具有稳定醌类结构的氟(F)取代噻吩[3,4-b]噻吩单元(TT)为受电子单元设计合成了两种窄带隙的聚合物供体材料。系统研究了侧链取代单元结构对聚合物供体材料光物理性能,电化学性能,活性层形貌和光伏性能影响。研究表明:相对于基于6-取代苯并噻吩侧链的聚合物供体材料PBDTBTs-TT,2-取代苯并噻吩侧链的聚合物供体材料PBDTTBs-TT具有更宽的光子捕获范围和更强的吸光能力,这有利于提高光伏器件的短路电流。以IT-4F为受体材料,基于PBDTBTs-TT:IT-4F的光伏器件能量转换效率和短路电流分别为6.43%和14.21 mA·cm^(-2);而基于PBDTTBs-TT:IT-4F的光伏器件能量转换效率和短路电流提高到了7.06%和15.32 mA·cm^(-2)。
谭华谭华于俊婷郑祥均朱卫国
关键词:有机太阳能电池
基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物的构筑
2021年
以苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-4,8-二酮、4-溴-4′,4′-二甲氧基三苯胺等为原料,通过Miyaura硼化反应、Stille偶联反应及Suzuki偶联反应设计合成了基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物供体材料PBF-EH.通过核磁共振氢谱仪解析各中间产物及目标产物的分子结构,通过紫外-可见吸收光谱表征了聚合物的光物理特性,其最大吸收边缘位于550 nm处,对应光学带隙为2.25 eV.用循环伏安法测定了聚合物分子的能级分布,经表征,聚合物的HOMO能级为-5.07 eV,LUMO能级为-3.43 eV,可与受体材料形成良好的能级匹配.该研究工作为新型宽带隙聚合物供体的设计合成提供了一种简便方法.
车广波姜威朱恩伟
关键词:有机太阳能电池

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邱贝贝
作品数:2被引量:0H指数:0
供职机构:中南大学化学化工学院
研究主题:噻吩 吡咯 酮类 BENZODITHIOPHENE BENZODIFURAN
肖璐
作品数:12被引量:1H指数:1
供职机构:中南大学
研究主题:水热法 苯 废旧 碱锰电池 锰锌铁氧体
刘波
作品数:343被引量:1,468H指数:17
供职机构:中北大学机械工程与自动化学院
研究主题:门静脉高压症 肝硬化 脾切除术 农业信息化 食管静脉曲张
邹应萍
作品数:109被引量:140H指数:7
供职机构:中南大学
研究主题:聚合物太阳能电池 有机太阳能电池 喹喔啉 性能研究 光伏材料
刘波
作品数:5被引量:1H指数:1
供职机构:中国科学院化学研究所
研究主题:杂环 烯酮 三唑 反应收率 抗病毒活性