单臂D-π-A有机光伏材料的合成及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

有机光伏材料是最为廉价和最有发展潜力的太阳能电池材料, 其优势表现为: 一方面, 由于有机材料合成成本低, 功能和结构易于调制, 柔韧性及成膜性都较好; 另一方面, 由于有机太阳能电池加工过程相对简单, 可低温操作, 器件制作成本也随之降低. 除此之外, 有机太阳能电池的潜在优势还包括: 可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等, 有望应用在手表、便携式计算器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中为其提供电能. 有机太阳能电池最早的报道出现于1959 年, 其结构为单晶蒽夹在两个电极之间, 器件的开路电压为200 mv, 电池的转换效率极低, 仅为210－6. 1986 年tang 等[4]首次引入电子给体(p 型)/电子受体(n 型)有机双层异质结的概念, 制备了双层有机太阳能电池(ito/cupc/pv/ag), 其转换效率(ηp)大约1%, 填充因子(fill factor)达到0.65. 经过20 多年的发展, 目前实验室报道的有机太阳能电池的最高效率为6.77%, 该结果得到美国国家能源部研究实验室的验。

. 与无机半导体材料相比, 有机太阳能电池的转换效率还比较低, 存在着载流子迁移率低及耐久性差等问题, 尚未大规模市场化. 根据模拟预测, 当器件的能级结构和材料的迁移率都处于同时优化时, 本体异质结聚合物/富勒烯太阳能电池的ηp 可达到11%, 级联器件的ηp可达16%. 科研人员通过合成新材料、优化结构以及完善理论等方面的研究, 正朝着这个目标努力。

开发新型光伏材料具有极好的应用前景，成为各方研究的热门。

2. 研究内容和预期目标

本论文要求学生在查阅文献的基础上，设计合成单臂d-π-a有机光伏功能材料。

研究确定具体的合成工艺条件，对产物的的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。

具体研究内容如下： 1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。

3. 研究的方法与步骤

详情见附件

4. 参考文献

[1]吕宏飞，张惠，李猛等.溴化物的合成研究[J].化学与黏合，2012，34（1）：29.[2]刘进军，秦红，巴信武.含芴共共轭单元的超支化的合成及表征[J].高分子学报，2011；2：217.[3]孙文斌，陈钊，张斌等.超支化聚芴的合成与发光性能[J].化工新型材料，2007年08期.[4]Martin Sonntag, Klaus Kreger, Doris Hanft, and Peter Strohriegl. Novel Star-Shaped Triphenylamine-Based Molecular Glasses and Their Use in OFETs [J]. Chem. Mater. 2005, 17:11.[5]陈旭东，周智，李冲，刘林，廖正福﹒几种芴基衍生物荧光性质的初步研[J]. 广西师范学院学报（自然科学版），2006；23：3[6]Hong-Yu Wang，Feng Liu，Ling-Hai Xie，Chao Tang，Bo Peng，Wei Huang. and Wei Wei .Topological Arrangement of Fluorenyl-Substituted Carbazole Triads and Starbursts: Synthesis and Optoelectronic Properties. The Journal of Physical Chemistry C.2011,115.[7]杨伟,张赤,曾幸荣，蒋昌云，甄红宇，侯琼，阳仁强，曹镛. 吡啶-芴类电荧光聚合物的光谱特性[J].高分子学报, 2005[8]韩志勇. 有机电致发光材料简介. 科技信息. 2007[9]余永重, 庄启昕, 刘熙龙,谢 众,吴平平,韩哲文. 含烷基侧链聚芴基苯并二咔唑聚合物的合成及性能研究[J]. 高分子学报, 2009[10] 匡华. 钯催化交叉偶联反应及其在有机合成中的应用. 江苏技术师范学院,2010；16:12.[11] Wang L, Shen P, Cao Z, et al. Effects of the acceptors in triphenylamine-based DA′πA dyes on photophysical, electrochemical, and photovoltaic properties[J]. Journal of Power Sources, 2014, 246: 831-839.[12]Hong Y, Liao J Y, Cao D, et al. Organic dye bearing asymmetric double donor-π-acceptor chains for dye-sensitized solar cells[J]. The Journal of organic chemistry, 2011, 76(19): 8015-8021.[13]洪艳平. 双D-π-A结构芳胺类染料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究[D]. 华南理工大学: 华南理工大学,2012

5. 计划与进度安排

起始时间：大四第二学期第一周，2月25日第一周，文献的查询，了解本课题的研究方向、目的、意义以及合成方法。

3月初工作内容：设计合成路线，确定合成路线最佳方案，准备实验药品和仪器。

3月末到5月份初，进行合成实验，对所合成的产物结构进行表征（1hnmr、ir、元素分析等），及对所合成的产物光电性能进行初步的评价。