课题基金 / 基金详情

有机金属配合物类小分子和聚合物受体材料的设计、合成、性质研究及光伏应用

批准号:
52063020
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
赵晓宏
依托单位:
学科分类:
光电磁功能有机高分子材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵晓宏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
二茂铁具有立体夹心结构、丰富的π电子、高稳定性,在电化学和非线性光学领域显示出独特的应用。β-二酮金属配合物在发光领域具有优异的性质。二茂铁和未取代β-二酮金属配合物均具有共轭体系小、LUMO能级高、吸收范围窄、结晶性能不易调节的缺点,不适合用作有机太阳能电池的受体材料。本项目拟将苝酰亚胺和萘酰亚胺分子引入到β-二酮金属配合物和二茂铁中,构筑小分子和聚合物受体材料,实现以下目的:(1)引入酰亚胺吸电子基团,降低分子的LUMO能级,增强电子接受能力;(2)扩大共轭体系、增加吸收范围;(3)通过酰亚胺N上取代基调解溶解性、结晶性;(4)通过金属原子的引入,得到三线态受体,增加载流子迁移率。拟研究清楚目标分子的结构与光谱、能级、结晶性、相分离、载流子迁移率等性质和光伏应用的构效关系,拟得到若干电子接受能力强、载流子迁移率高、溶解性和结晶性可调的受体材料,并研究其光伏应用。
英文摘要
Ferrocene and its derivatives with high stability, rich π electrons, and special sandwich structures have shown unique application in electrochemistry and nonlinear optics. β-Diketonate metal complexes display excellent properties in the field of organic light emitting. However, above compounds are unsuitable for organic acceptors in solar cells, because they are with small conjugated cores, low LUMO energy levels, narrow absorption range, and improper crystalline. Herein, organic acceptors were constructed by introducing perylene diimides and naphthalene diimides to β-diketonate complexes and ferrocene. The following goals are expected: 1) lowering LUMO energy levels of compounds and increasing electron accepting ability; 2) extending the conjugation and absorption range; 3) adjusting their solubility and crystalline by substituents at N atoms; 4) obtaining triplet and high mobility acceptors by introduction of metal atoms. Their optical properties, energy levels, crystalline, phase separation, carrier mobility, and photovoltaic applications will be investigated. Some excellent acceptors with strong electron accepting ability, high carrier mobility, adjustable solubility, and well photovoltaic application are expected.
虽然有机半导体在电致发光领域已经实现产业化,它们在有机光伏中的应用还处于实验室研究阶段,高性能半导体材料的短缺是制约其大规模应用的关键。本项目针对有机光伏领域迫切需要的高性能材料展开研究,在阴极界面材料、给受体材料和第三组分材料方面取得阶段性进展。代表性研究成果可以归结为三个方面:1)酰亚胺类阴极界面材料的合成及应用,开发了硅萘酞菁SiNcTI-Br、溴化PDINN、2NBr-PDI三类优秀的阴极界面材料,SiNcTI-Br应用于基于PM6:Y6的有机太阳能电池,表现出很好的厚度不敏感性以及良好的器件稳定性,综合性能优于当前优秀阴极界面材料PDINO。2)以二氰基苯并三氮唑为受体(A)单元构建了具有低HOMO能级的无卤素给体聚合物PCN1、PCN2、PCN3。并设计合成了具有近红外吸收的苝酰亚胺类小分子受体材料、苝酰亚胺类聚合物受体材料、萘酞菁酰亚胺类小分子受体材料。当与给体聚合物PTB7-Th混合,基于P(TBDPDI-TT)的全聚合物太阳能电池的开路电压为0.936 V,是PDI家族的最高的值之一。硅萘酞菁电子受体(CH3O-SiNcTI和3BSO-SiNcTI),在300 ~ 1100 nm范围内具有强的吸收,具有高达5.65 × 105 M-1 cm-1的最大摩尔消光系数,-3.9 eV的较低LUMO能级,并拥有良好的光热稳定性,适合用作有机太阳能电池的受体材料。3)一种低扩散的第三组分IDCN和ID2CN,提高PM6:Y6太阳能电池的光电转换效率和稳定性。实现了18.08%的光电转换效率和27.82 mAcm−2的短路电流。该项目资助下,合成筛选出优秀的有机光电材料二十多个,发表SCI一区和二区论文13篇。
金属-Salen及其衍生物配合物半导体的构筑和它们在体相异质结太阳能电池中的应用研究
  • 批准号:
    22565020
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    赵晓宏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金