萘酞菁类化合物光电转换性质的研究

来源 :浙江大学材料与化学工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunzui
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近年来,有机太阳能电池在材料与器件方面都取得了长足进展。随着器件结构的优化,加工条件的改善,迫切需要光谱响应范围更宽的有机材料。本文从分子设计与材料复合入手,将苯环稠和到传统的p型给体材料-酞菁锌上,研究共轭体系扩大对材料的能级结构、电子给体能力的影响规律;通过化学修饰,将偶氮基团引入酞菁分子环上,获得光谱响应更宽的新型有机半导体材料。从分子模板反应出发,分别用两种方法合成了萘酞菁锌,3,4.12,13,21,22,30,31-八溴代萘酞菁锌,3,4,12,13,21,22,30,31-八巯基萘酞菁锌。利用傅立叶红外光谱、元素分析和MALDI-TOF质谱等手段表征了分子结构,分析了影响产率的各种因素。通过循环伏安测试和吸收光谱确认了共轭体系的扩大使萘酞菁锌分子带隙下降,而HOMO能级基本不变。根据材料加工性能的不同,分别采用溶液法、层-层蒸镀(Layer-by-layer evaporation)法和单层分散旋涂法,将给体分子萘酞菁锌与三种受体分子1-(3-甲氧基羧基)丙基-1-苯基[6,6]C61(PCBM)、C60和N,N′-二嘧啶基苝四羧基二酰亚胺(DMP)进行了复合,通过研究复合前后荧光变化,确认了给体-受体两相界面处发生了由分子能级差引发的光致电荷转移,为制备更宽光伏响应范围的太阳能电池材料提供了潜在的新途径。设计合成了偶氮基取代的酞菁钴配合物,通过偶氮基的引入,成功地拓宽了酞菁钴在可见和近红外区的光谱响应范围和强度,提高了吸光效率:一方面,通过Q带的红移将吸收光谱延展至近红外区;另一方面,在可见光区增加了新的吸收带。
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