聚合物太阳能电池:体相异质结结构调控

本书介绍聚合物及其共混体系凝聚态结构调控的研究进展，并详细阐述凝聚态结构在场效应晶体管及有机太阳能电池等光电器件中的重要应用。主要内容包括光电器件的工作原理、溶液状态与凝聚态结构的表征方法及原理、共轭聚合物分子结晶行为、共轭分子共混体系结晶及相分离行为、光电器件活性层的凝聚态结构与器件光物理过程间的构效关系。本书不仅可供凝聚态结构调控方向的科研人员及从事有机光电子器件领域的工业生产的技术人员参考，也可供各大专院校作为高分子物理类及电子信息类教材使用。

韩艳春，中国科学院长春应用化学研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，“新世纪百千万人才工程”重量人选入选者，享受国务院政府特殊津贴专家。1995年于中国科学院长春应用化学研究所获博士学位，1996～2000年先后在意大利、德国和美国从事博士后研究。

丛书序 i
前言 iii
第1章 有机太阳能电池的发展 001
1.1 有机太阳能电池工作原理 002
1.2 有机太阳能电池活性层结构 008
1.2.1 双层平面异质结 008
1.2.2 体相异质结 013
1.2.3 三元体系 014
1.2.4 单分子异质结 025
1.3 有机太阳能电池器件结构 031
1.3.1 正置单节结构 031
1.3.2 倒置单节结构 031
1.3.3 叠层结构 032
1.4 小结 034
参考文献 035
第2章 溶液状态、薄膜形貌及成膜过程的表征 044
2.1 溶液状态的表征 045
2.1.1 紫外-可见吸收光谱 045
2.1.2 荧光光谱 049
2.1.3 动态光散射 051
2.1.4 中子散射技术 053
2.2 薄膜形貌的表征 056
2.2.1 相分离结构 056
2.2.2 相区尺寸及纯度 071
2.2.3 结晶性 076
2.3 成膜过程的表征 083
2.3.1 薄膜厚度 084
2.3.2 分子有序堆叠程度 089
2.3.3 相分离行为 096
2.4 小结 098
参考文献 099
第3章 共轭聚合物凝聚态结构与载流子迁移率 106
3.1 共轭聚合物载流子传输原理 106
3.2 分子本征特性对凝聚态结构影响 109
3.2.1 分子结构 110
3.2.2 分子量及其分布 115
3.2.3 分子规整度 121
3.3 共轭聚合物凝聚态结构调控 125
3.3.1 结晶成核及晶体生长机制 125
3.3.2 溶液状态 131
3.3.3 动力学过程 140
3.3.4 后退火处理 144
3.4 凝聚态结构与性能关系 152
3.4.1 聚噻吩类均聚物 152
3.4.2 D-A类共轭聚合物 166
3.5 小结 174
参考文献 175
第4章 聚合物/富勒烯体系体相异质结 186
4.1 共轭聚合物与富勒烯材料发展 186
4.1.1 共轭聚合物给体材料 187
4.1.2 富勒烯衍生物受体材料 190
4.2 体相异质结三相模型 193
4.3 活性层形貌调控 197
4.3.1 共轭聚合物规整度 197
4.3.2 共轭聚合物分子量 200
4.3.3 给体与受体比例 202
4.3.4 溶剂效应 207
4.3.5 添加剂 218
4.3.6 退火处理 232
4.4 结构与性能间关系 238
4.4.1 相分离结构 239
4.4.2 相区尺寸 241
4.4.3 结晶性及相区纯度 243
4.4.4 分子取向 246
4.5 小结 249
参考文献 249
第5章 全聚合物共混体系体相异质结 262
5.1 全聚合物太阳能电池的发展 262
5.2 聚合物共混体系相分离原理 264
5.2.1 相容性决定相分离行为 264
5.2.2 结晶与相分离间关系 267
5.3 全聚合物体相异质结形貌调控 270
5.3.1 分子本征结构 271
5.3.2 溶液状态 276
5.3.3 成膜及结晶动力学 279
5.4 结构与性能间关系 286
5.5 小结 302
参考文献 302
第6章 聚合物/非富勒烯体系体相异质结 308
6.1 聚合物/非富勒烯体系太阳能电池发展 308
6.2 非富勒烯受体小分子 309
6.3 光物理过程特点 318
6.3.1 电荷转移态分离 318
6.3.2 能量损失 323
6.4 互穿网络结构 324
6.4.1 受体分子结构与相分离行为间关系 325
6.4.2 非富勒烯体系互穿网络结构形成过程 328
6.4.3 结构与性能间关系 333
6.5 小结 344
参考文献 344
索引 352