论文部分内容阅读
卟啉衍生物不仅具有较好的共轭平面结构,而且它在可见和近红外区有着较好的光吸收,卟啉衍生物是一类重要的有机光、电材料,它在有机太阳能电池领域具有潜在的应用前景。目前,卟啉衍生物作为光敏剂在染料敏化太阳能电池方面已经得到了较为深入的研究,但其作为电子给体材料在有机p-n异质结光伏电池方面的研究相对薄弱。因此,开展卟啉衍生物在有机p-n异质结光伏电池方面的研究是必要的。本论文中,作者设计、合成了四种卟啉衍生物：四苯基卟啉(TPP)、5,10,15,20-四(4-羟基苯基)卟啉(THPP)、5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)和5,10,15,20-四(4-甲氧羰基苯基)卟啉(TCMPP)。通过质谱、核磁共振氢谱和红外光谱对目标化合物的结构进行了确认和表征。这四种卟啉衍生物的分子结构如下：利用紫外-可见光谱仪和循环伏安,测定了各卟啉衍生物的最大吸收波长、带边波长以及氧化还原电位,计算了它们的光学能隙、HOMO与LUMO毙级以及电化学能隙。利用荧光分光光度计测定了各卟啉衍生物的荧光光谱,并计算了它们的荧光量子效率。在对所制备卟啉衍生物光、电性能研究的基础上,分别以TPP、THPP、TCPP和TCMPP作为电子给体材料,3,4,9,10-二萘嵌苯四甲酸二酐(PTCDA)作为电子受体材料,组装了p-n异质结光伏器件,器件的结构为：ITO玻璃/卟啉衍生物/PTCDA/Al,研究了器件的光伏性能。研究结果发现,相对于TPP和TCMPP,THPP和TCPP具有较好的光伏性能,电子给体和电子受体之间分子间氢键的相互作用可以有效地提高器件的光伏性能。另外,还研究了退火处理对器件光伏性能的影响。研究结果发现,退火后,器件ITO玻璃/THPP/PTCDA/Al和ITO玻璃/TCPP/TCPP/Al的光电转换效率有了提升,与未退火时的器件相比,分别提升了150%和220%。