有机小分子太阳能电池材料与器件(第2版)

有机太阳能电池具有成本低、可大面积印刷和柔性等优点，是近年来新能源研究领域最热门的研究方向之一。活性层材料是有机太阳能电池研究的基础和关键。本书从寡聚物及小分子活性层材料出发，介绍可溶液处理的寡聚物及小分子太阳能电池领域的近期新进展，从专业角度、以通俗易懂的语言，全面系统地对寡聚物及小分子太阳能电池的重要成果和近期新成果进行归纳和总结。内容包括：可溶液处理寡聚物及小分子给体材料和受体材料，器件构筑与优化，电荷输运，光动力学研究和器件的稳定性等。

陈永胜，南开大学教授，博士生导师。长期从事功能高分子和碳纳米材料相关研究。先后主持承担包括国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)和国家自然科学基金委重点项目等在内的多项国家重大项目。迄今．在Science、Nature、Nature Electron、Nature Photon、J AmChem Soc、Adc Mater、《中国科学》等闺内外有名学术期刊发表论文300余篇，他引50000余次。2014—2019年连续6年入选汤森·路透集团全球高被引科学家。获授权发明专利30余项。获2018年国家自然科学奖二等奖(第一完成人)。

丛书序 i
序 iii
前言 v
第1章 有机小分子太阳能电池简介 001
1.1 有机小分子太阳能电池的发展历程 002
1.2 有机太阳能电池的光电转换原理 006
1.2.1 光电转换的基本过程 006
1.2.2 J-V特性及性能参数 007
1.3 本章小结 009
参考文献 009
第2章 可溶液处理小分子给体材料 012
2.1 A-D-A结构的小分子给体材料 012
2.1.1 寡聚噻吩类A-D-A小分子给体材料 013
2.1.2 基于苯并二噻吩的A-D-A小分子给体材料 024
2.1.3 基于二噻吩并噻咯(DTS)的A-D-A小分子给体材料 037
2.1.4 二噻吩并吡咯及其类似单元 039
2.1.5 基于卟啉单元的A-D-A小分子给体材料 042
2.1.6 其他代表性A-D-A小分子给体材料 046
2.2 D1-A-D2-A-D1结构的小分子给体材料 048
2.2.1 基于二噻吩并噻咯的D1-A-D2-A-D1小分子给体材料 048
2.2.2 基于IDT/IDTT的D1-A-D2-A-D1小分子给体材料 053
2.2.3 基于BDT的D1-A-D2-A-D1小分子给体材料 059
2.3 其他代表性小分子给体材料 063
2.4 适用于小分子非富勒烯受体材料的小分子给体材料 068
2.4.1 基于BDT的非富勒烯型全小分子太阳能电池给体材料 068
2.4.2 其他类型的非富勒烯型全小分子太阳能电池给体材料 072
2.5 本章小结 075
参考文献 076
第3章 小分子受体材料 084
3.1 基于富勒烯的小分子受体材料 084
3.2 基于苝二酰亚胺的小分子光伏受体材料 085
3.3 基于二噻吩吡咯并吡咯二酮的小分子光伏受体材料 094
3.4 基于罗丹宁端基的小分子受体材料 098
3.5 基于稠环单元的小分子受体材料 101
3.5.1 不同中心给电子单元的A-D-A型小分子受体材料 101
3.5.2 不同末端拉电子单元的A-D-A型小分子受体材料 109
3.5.3 不同桥联单元的A-D-A型小分子受体材料 113
3.6 本章小结 117
参考文献 118
第4章 有机小分子太阳能电池器件的构筑与优化 124
4.1 器件结构的优化 124
4.1.1 正向结构器件 125
4.1.2 反向结构器件 125
4.1.3 叠层器件 131
4.1.4 柔性器件 141
4.1.5 半透明器件 143
4.2 活性层形貌的调控 145
4.2.1 活性层形貌的理想特征 145
4.2.2 活性层形貌的表征方法 146
4.2.3 活性层形貌的调控方法 149
4.3 界面修饰 162
4.4 其他优化方法 167
4.5 本章小结 177
参考文献 177
第5章 有机小分子太阳能电池中电荷输运研究方法简介 183
5.1 电荷输运研究手段的介绍 183
5.1.1 线性增压载流子瞬态法 184
5.1.2 时间飞行法 186
5.1.3 有机场效应晶体管法 186
5.2 经典有机小分子太阳能电池中的电荷输运研究 187
5.3 高效有机小分子太阳能电池中分子结构对电荷输运的影响机制 193
5.4 本章小结 196
参考文献 197
第6章 光动力学研究——激子产生、解离和电荷传输 199
6.1 有机太阳能电池中的激发态过程概述 200
6.2 有机太阳能电池中的复合过程 202
6.3 有机太阳能电池中的激发态动力学过程 203
6.3.1 fs～ns动力学过程 203
6.3.2 ns～μs动力学过程 211
6.4 活性层形貌、激发态动力学与器件性能之间的关系 219
6.5 本章小结 224
参考文献 224
第7章 有机太阳能电池的稳定性 227
7.1 有机太阳能电池稳定性研究方法 227
7.2 影响有机太阳能电池稳定性的因素 230
7.2.1 影响器件稳定性的内部因素 231
7.2.2 影响器件稳定性的外部因素 232
7.3 提高有机太阳能电池稳定性的方法 234
7.3.1 反向器件结构 234
7.3.2 电池封装 235
7.3.3 活性材料优化选择与形貌控制 235
7.4 有机小分子太阳能电池寿命研究 236
7.5 本章小结 245
参考文献 245
第8章 展望 248
8.1 新型活性层材料的设计与优化——进一步提高光电转换效率的基础 248
8.2 光伏器件的制备优化——进一步提高光电转换效率的手段 249
8.3 对有机太阳能电池效率的半经验预测——有效指导活性层材料和器件结构选择 251
8.4 从实验室走向实际应用——有机太阳能电池的大面积制备 254
参考文献 256
索引 259