结晶化和光学补偿的氟化棒状液晶分子用于有机太阳能电池

摘要

液晶分子目前已经成功的应用于有机太阳能电池活性层第三组份,其不仅能提高活性层给体的结晶性,还能改变活性层的薄膜形貌.目前设计合成的液晶分子主要是联苯液晶和盘状液晶小分子,其对可见光的吸收范围窄且吸收系数低等缺点限制了活性层对光的充分吸收,从而影响有机太阳能电池器件性能.这里设计合成了一种新型的含氟给受体单元相连的棒状液晶小分子DFBT-TT6，其不仅吸收较宽，而且在短波段也具有非常强的吸收，将其掺入活性层中能补偿活性层在短波段吸收较弱的缺点。于此同时，此液晶分子能增强给体的结晶性，且由于其带有两个氟原子，加热退火能使其垂直往薄膜表面上飘，且温度越高，液晶分子含量也高。液晶分子通过这个转移过程使得活性层形成了垂直相分离的形貌，这有利于电荷的分离与传输。基于此，以P3HT:PCBM为体系作为研究发现，在加入适量的DFBT-TT6后，此器件效率由2.34%增大到3.91%，且电子迁移率由3.82×10-4 cm2 V-1 s-1提高到2.1 ×10-3 cm2 V-1 s-1。