新型有机光伏材料的制备及其光伏性能
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的 光伏 性 能进 行 了研 究 ． 研究 发现 ， ３ － Ｎ、 Ｔ ２ Ｎ、 Ｔ Ｃ ４ － Ｃ ＸＴ 和 Ｘ － Ｃ 分 别 作 为 电 子 以 Ｔ Ｃ ３ 一 Ｃ ４ － Ｎ、 Ｔ ２ Ｎ、 Ｔ２ Ｎ
给 体 材 料 的 有机 光 伏 器 件 的光 电转 换 效 率 分别 为 ：． ｌ ，． ４ ，． Ｏ ，． ４ ，． ８ 和 ０ ６ ． １ ５ ２ ２ ２ １ ２ ７ ０ ５ ． ５ 电 子 给 体 材料 中一 Ｎ 基 团的 引 入 可 以 提 高器 件 的光 电转 换 效 率 ． Ｃ 关 键 词 ： 聚噻 吩 衍 生 物 ；电子 给 体 ； 伏 性 能 ； ｃ 基 团 齐 光 一 Ｎ
中图 分 类 号 ： ３ ＴＱ Ｏ ６ １ 文 献标 识 码 ：Ａ
煤 和石 油是不 能 再 生 资源 ， 且 在地 球 上 的储 而 量 是有 限的 ， 因此 人类 在将 来 必然 会 面 临 能源 枯 竭
还达不 到实用 ． 因此 ， 找新 的有 机 光伏材 料设 计理 寻
论 ， 而合成 具有优 异光 伏性 能的有 机光伏 材料 ， 继 从
光伏 电池 已达到 了 ７ ４ ４的光电转换效率． ． ［ 尽 管 目前 有 机 ｐｎ异 质 结 光 伏 电池 已 达 到 了 －
７ ４ 的光 电转 换 效率 ， 与无 机 光伏 电池 相 比 ， ． 但 有 机 ｐｎ异 质结 光伏 电池 的光 电转 换 效率 依 然 较 低 ， －
新 型有 机 光 伏材 料 的制备 及 其 光伏 性 能 ＊
刘 平 ，洪锐 彬 ，关 丽 ，梁禄 生 ，陈 土华 ，童 真 ，邓 文基 。
（ ． 南 理 工 大 学 材 料科 学研 究 所 ，广东 广 州 ５０ ４ ； ． 东 药 学 院 药 科 学 院 ， 东 广州 ５ ０ ０ ； １华 １６ ０ ２ 广 广 １０ ６
４ 一Ｃ Ｘ Ｔ ２ Ｎ、 Ｔ和 Ｘ －Ｃ 分 别 作 为 电子 给体 材 料 ， ， ，，Ｏ二 萘 嵌 苯 四 甲酸 二 酐 （ Ｔ Ｄ 作 为 电 子 受 Ｔ２Ｎ ３ ４ ９ １一 Ｐ Ｃ Ａ）
体材料 ， 组装 了 ｐｎ异质结有机光伏器件 ， － 器件结 构为 ：Ｔ ／ Ｉ Ｏ 齐聚噻 吩衍生物／ Ｔ Ｄ ／ ， Ｐ Ｃ Ａ Ａ１对这些 器件
本 论文 中 ， 们 以发 展 新 型 有机 光 伏 材 料 为 目 我
的， 计、 设 合成 了新 型齐 聚噻 吩衍生 物 ：一 ５氰基一 ， ２ ２： ５ ，”三 噻 吩 （ Ｔ Ｃ 、 ，＂二 氰 基一 ， ５， ” ２一 ３ — Ｎ） ５ ５－ ２ ２ ： ２一 三
噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ５氰 基 一 ， ５ ， ” ５ ， ＂ 四 噻 吩 ３ 一Ｃ 、 － ２ ２ ： ２ ： ” ２ －
境 几乎 没有 污染 ， 应 用符 合 人类 可持 续发 展 的战 其
略 目标 ． 自从 Ｔ ｎ 口 于 １ ８ ａｇ ９ ６年首次 报道具 有 １ 光 电转换 效率 的有 机 ｐｎ异 质 结 光 伏 电池 以来 ， 机 － 有 ｐｎ异质 结光 伏 电池 的研究 得 到 了迅猛 发展． 究者 － 研
３ 华 南 理 工 大 学 物理 系 ，广东 广 州 ５ ０ ４ ） ． １ ６ ０
摘
要 ： 了研 究 和 开 发 新 型 有 机 光伏 材 料 以及 提 高 有 机 光 伏 器 件 的光 电 转 换 效 率 ， 们 设 计 、 成 了 为 我 合
新 型 齐 聚 噻 吩衍 生 物 ：一 基一 ， ５，＂三 噻 吩 （ Ｔ Ｃ 、 ，＂ 氰 基 一 ， ５， 三 噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ５氰 ２ ２： ２－ ３ － Ｎ） ５ ５－ 二 ２ ２： ２ ３ －Ｃ 、 ５氰 基 一 。 ： ２ ：”２ 一 噻 吩 （Ｔ Ｃ 、 ， 二 氰 基 一， ５ ，” ５，” 四噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ２ ３ ４ ５ 一 ２ ２ ５， ５ ， 四 ４ — Ｎ） ５５ 一 ２ ２ ： ２ ：” ２ 一 ４ －Ｃ 、 ， ， ，一 四 噻 吩基 噻 吩 （ Ｔ） ２ ５（ 氰 基 ） 吩 基 一 ，－ 吩 基 一 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） 以 ３ － Ｎ、 ＿Ｃ ４ ＿ Ｎ、 ｘ 和 ，－５＿ ｒ 噻 ３ ４噻 噻 Ｘ －Ｃ ． Ｔ Ｃ ３ ２ Ｎ、 Ｔ Ｃ Ｔ
（ Ｔ Ｃ 、 ，” 二 氰 基一 ， ５ ， ” ５ ， 四 噻 吩 ４ — Ｎ） ５ ５ 一 ２ ２ ： ２ ： ” ２ 一
利 用各种有机 色 素和 有机 半导 体 对有 机 ｐｎ异 质结 －
光伏 电池开展 了广泛研究 ］且 取得 了很大进 展． 。， 目 前， 利用有 机半导体和 富勒烯体 系 的有 机 ｐｎ 质结 －异
（Ｔ ２ Ｎ） ２ ３ ４ ５四噻吩基 噻 吩（ Ｔ） ２ ５（ ４ 一Ｃ 、 ， ， ，－ Ｘ 和 ，一５
氰基 ） 吩基一 ， － 吩 基一 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） 如 图 １ 噻 ３ ４噻 噻 Ｘ 一Ｃ （ 所示 ） 研 究 了 这 些 新 型 齐 聚 噻 吩 衍 生 物 的 光 伏 ，
性能 ．
第４ 卷
第 ４期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖ ｏ１ ４， ． ＮＯ． ４ Ｄｅ ｃ． ２０ １０
２０１０年 １２月
Ｍ ＡＴ ＥＲ１ ＡＬＳ ＲＥＳ ＥＡ ＲＣＨ Ｎ Ｄ ＰＰ 编 号 １ ６ ３９ ８ （ ０ ０ ０ — ２ ８０ １ ７ － ９ １ ２ １ ） ４０ ６ — ５
的危险 ， 寻找替 代 煤 和 石 油 的新 能 源是 人类 面临 的
一
而提 高有机 光伏 电池 光 电转 换 效率 ， 是 目前研 究 是
有机光 伏 电池的 主要 内容之一 ．
个重要 任务 ． 目前 ， 直接把 太 阳辐射转 变为 电能 的
光 伏 电池受 到世 界各 国 的特别 关 注 ， 伏 电池 对 环 光
给 体 材 料 的 有机 光 伏 器 件 的光 电转 换 效 率 分别 为 ：． ｌ ，． ４ ，． Ｏ ，． ４ ，． ８ 和 ０ ６ ． １ ５ ２ ２ ２ １ ２ ７ ０ ５ ． ５ 电 子 给 体 材料 中一 Ｎ 基 团的 引 入 可 以 提 高器 件 的光 电转 换 效 率 ． Ｃ 关 键 词 ： 聚噻 吩 衍 生 物 ；电子 给 体 ； 伏 性 能 ； ｃ 基 团 齐 光 一 Ｎ
中图 分 类 号 ： ３ ＴＱ Ｏ ６ １ 文 献标 识 码 ：Ａ
煤 和石 油是不 能 再 生 资源 ， 且 在地 球 上 的储 而 量 是有 限的 ， 因此 人类 在将 来 必然 会 面 临 能源 枯 竭
还达不 到实用 ． 因此 ， 找新 的有 机 光伏材 料设 计理 寻
论 ， 而合成 具有优 异光 伏性 能的有 机光伏 材料 ， 继 从
光伏 电池 已达到 了 ７ ４ ４的光电转换效率． ． ［ 尽 管 目前 有 机 ｐｎ异 质 结 光 伏 电池 已 达 到 了 －
７ ４ 的光 电转 换 效率 ， 与无 机 光伏 电池 相 比 ， ． 但 有 机 ｐｎ异 质结 光伏 电池 的光 电转 换 效率 依 然 较 低 ， －
新 型有 机 光 伏材 料 的制备 及 其 光伏 性 能 ＊
刘 平 ，洪锐 彬 ，关 丽 ，梁禄 生 ，陈 土华 ，童 真 ，邓 文基 。
（ ． 南 理 工 大 学 材 料科 学研 究 所 ，广东 广 州 ５０ ４ ； ． 东 药 学 院 药 科 学 院 ， 东 广州 ５ ０ ０ ； １华 １６ ０ ２ 广 广 １０ ６
４ 一Ｃ Ｘ Ｔ ２ Ｎ、 Ｔ和 Ｘ －Ｃ 分 别 作 为 电子 给体 材 料 ， ， ，，Ｏ二 萘 嵌 苯 四 甲酸 二 酐 （ Ｔ Ｄ 作 为 电 子 受 Ｔ２Ｎ ３ ４ ９ １一 Ｐ Ｃ Ａ）
体材料 ， 组装 了 ｐｎ异质结有机光伏器件 ， － 器件结 构为 ：Ｔ ／ Ｉ Ｏ 齐聚噻 吩衍生物／ Ｔ Ｄ ／ ， Ｐ Ｃ Ａ Ａ１对这些 器件
本 论文 中 ， 们 以发 展 新 型 有机 光 伏 材 料 为 目 我
的， 计、 设 合成 了新 型齐 聚噻 吩衍生 物 ：一 ５氰基一 ， ２ ２： ５ ，”三 噻 吩 （ Ｔ Ｃ 、 ，＂二 氰 基一 ， ５， ” ２一 ３ — Ｎ） ５ ５－ ２ ２ ： ２一 三
噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ５氰 基 一 ， ５ ， ” ５ ， ＂ 四 噻 吩 ３ 一Ｃ 、 － ２ ２ ： ２ ： ” ２ －
境 几乎 没有 污染 ， 应 用符 合 人类 可持 续发 展 的战 其
略 目标 ． 自从 Ｔ ｎ 口 于 １ ８ ａｇ ９ ６年首次 报道具 有 １ 光 电转换 效率 的有 机 ｐｎ异 质 结 光 伏 电池 以来 ， 机 － 有 ｐｎ异质 结光 伏 电池 的研究 得 到 了迅猛 发展． 究者 － 研
３ 华 南 理 工 大 学 物理 系 ，广东 广 州 ５ ０ ４ ） ． １ ６ ０
摘
要 ： 了研 究 和 开 发 新 型 有 机 光伏 材 料 以及 提 高 有 机 光 伏 器 件 的光 电 转 换 效 率 ， 们 设 计 、 成 了 为 我 合
新 型 齐 聚 噻 吩衍 生 物 ：一 基一 ， ５，＂三 噻 吩 （ Ｔ Ｃ 、 ，＂ 氰 基 一 ， ５， 三 噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ５氰 ２ ２： ２－ ３ － Ｎ） ５ ５－ 二 ２ ２： ２ ３ －Ｃ 、 ５氰 基 一 。 ： ２ ：”２ 一 噻 吩 （Ｔ Ｃ 、 ， 二 氰 基 一， ５ ，” ５，” 四噻 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） ２ ３ ４ ５ 一 ２ ２ ５， ５ ， 四 ４ — Ｎ） ５５ 一 ２ ２ ： ２ ：” ２ 一 ４ －Ｃ 、 ， ， ，一 四 噻 吩基 噻 吩 （ Ｔ） ２ ５（ 氰 基 ） 吩 基 一 ，－ 吩 基 一 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） 以 ３ － Ｎ、 ＿Ｃ ４ ＿ Ｎ、 ｘ 和 ，－５＿ ｒ 噻 ３ ４噻 噻 Ｘ －Ｃ ． Ｔ Ｃ ３ ２ Ｎ、 Ｔ Ｃ Ｔ
（ Ｔ Ｃ 、 ，” 二 氰 基一 ， ５ ， ” ５ ， 四 噻 吩 ４ — Ｎ） ５ ５ 一 ２ ２ ： ２ ： ” ２ 一
利 用各种有机 色 素和 有机 半导 体 对有 机 ｐｎ异 质结 －
光伏 电池开展 了广泛研究 ］且 取得 了很大进 展． 。， 目 前， 利用有 机半导体和 富勒烯体 系 的有 机 ｐｎ 质结 －异
（Ｔ ２ Ｎ） ２ ３ ４ ５四噻吩基 噻 吩（ Ｔ） ２ ５（ ４ 一Ｃ 、 ， ， ，－ Ｘ 和 ，一５
氰基 ） 吩基一 ， － 吩 基一 吩 （ Ｔ ２ Ｎ） 如 图 １ 噻 ３ ４噻 噻 Ｘ 一Ｃ （ 所示 ） 研 究 了 这 些 新 型 齐 聚 噻 吩 衍 生 物 的 光 伏 ，
性能 ．
第４ 卷
第 ４期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖ ｏ１ ４， ． ＮＯ． ４ Ｄｅ ｃ． ２０ １０
２０１０年 １２月
Ｍ ＡＴ ＥＲ１ ＡＬＳ ＲＥＳ ＥＡ ＲＣＨ Ｎ Ｄ ＰＰ 编 号 １ ６ ３９ ８ （ ０ ０ ０ — ２ ８０ １ ７ － ９ １ ２ １ ） ４０ ６ — ５
的危险 ， 寻找替 代 煤 和 石 油 的新 能 源是 人类 面临 的
一
而提 高有机 光伏 电池 光 电转 换 效率 ， 是 目前研 究 是
有机光 伏 电池的 主要 内容之一 ．
个重要 任务 ． 目前 ， 直接把 太 阳辐射转 变为 电能 的
光 伏 电池受 到世 界各 国 的特别 关 注 ， 伏 电池 对 环 光