1. 研究目的与意义
随着社会的发展,自然能源日益缺乏,环境也越来越恶劣。发展安全清洁的可再生能源迫在眉睫。而太阳能作为一种取之不尽、用之不竭,且没有污染的能源,在全球都得到了极大的重视。太阳能电池可以将太阳能直接转换为电能,是太阳能利用的最有效途径,太阳能电池逐步进入人类的视野[1]。
相对于传统的无机太阳能电池,有机太阳能电池以能采用低成本的溶液加工方法制备成质轻超薄的大面积柔性器件,得到了全球的重视。
与硅太阳能电池相比,有机太阳能电池的能量转换效率相对较低,如何提高OSC的PCE仍然是科研工作者突破的方向[2]。在有机太阳能电池中,最基本最核心的部分是活性层材料,活性层材料分为给体材料和受体材料。但现在对于有机太阳能的研究中,给体材料一直着占据主导地位。面对种类繁多的给体材料,受体材料的研究发展还存在很多我们需要面临的问题[3]。现在市面上的有机光伏器件大部分还是以富勒烯及其衍生物为电子受体材料的,然而富勒烯受体却有着明显的缺点,在可见光区几乎无吸收,能级结构很难大幅度调控;而且它的纯化过程非常繁杂,以至于制备成本昂贵,极大的限制了有机太阳能电池的总光电效率的进一步提高[4] 。
2. 研究内容与预期目标
(1)主要研究内容:
①通过查阅文献及所学知识,设计基于双芴的非富勒烯受体材料的合成路线及其方法,确定实验方案。
②合成路线
3. 研究方法与步骤
(1)查找资料法:通过知网、万方、维普、ACS、国道等数据库查阅与课题相关的文献,并整理归纳。
(2)主要实验方法:利用① Vilsmeier 反应、②交叉偶联反应、③Knoevenagel 缩合反应、④铃木偶合反应等合成中间体及目标产物。
(3)用核磁共振谱、红外光谱、元素分析、质谱等对中间体及目标产物的结构进行表征。
4. 参考文献
【1】刘艳娇,刘菁,张林骅,方俊锋,张文俊,刘治田.非富勒烯类有机小分子受体材料[J].有机化学,2014,34:1021~1033.
【2】潘清清,李双宝,耿允,苏忠民.有机太阳能电池中非富勒烯芴基小分子受体与富勒烯受体比较性理论研究[C].东北师范大学化学学院,2016.
【3】敬灵敏.聚集诱导发光材料和有机太阳能非富勒烯受体材料的设计合成、性能研究以及应用[C].北京理工大学,2016.
5. 工作计划
(1)2022-2-27~2022-3-12(第二、三周)在查阅文献资料的基础上,写出开题 报告。
(2)2022-2-13~2022-6-4(第四周到第十五周)完成合成实验、结构表征及性能测试。
(3)2022-6-5~2022-6-18(第十六到十七周)撰写毕业论文并答辩。