苝二酰亚胺与萘二酰亚胺在有机光电器件中的应用开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

当今社会经济飞速发展、人类生活水平不断提高，但与此同时诸多问题日益突出，例如：人们对能源的需求量越来越大，这在无形中出现了许多弊端。目前使用最多的能源是矿物燃料煤、石油和天然气。这些能源的使用会产生大量的有害气体硫氧化合物、氮氧化合物、碳氧化合物等。不仅加速了酸雨的形式，腐蚀农作物、建筑，并对人体造成伤害；也使温室效应更加严重，全球平均气温大幅度上升、冰川融化、海平面上升。且这三大能源均为不可再生能源，若不加合理利用，在不久的将来终将被耗尽。因此寻找新的清洁能源迫在眉睫。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，引起了科学家的广泛关注。太阳能中仅仅发射到地球的总辐射功率换算成电功率可以高达1.77*10¹²千瓦。且太阳能具有不受地域限制、分布范围广、无污染、成本低、可再生等诸多优势。但如何更高效的利用太阳能仍是一个难题。方法之一就是利用太阳能电池将太阳能转化为电能。

OSCs的供体发展迅速，但受体材料的性能和稳定性大大落后于供体材料。因此，开发新颖的高性能和理想的受体材料来改善OSCs的PCE仍然是研究界面临的巨大挑战。PDI和NDI都有四个羰基，吸电子效应较强，是良好的受体材料，并且可以通过化学修饰改变其溶解性和光谱吸收这对有机太阳能电池具有重大意义。PDI衍生物具有很高的π电子离域体系和分子间π-π堆积的特性，可以通过在PDI衍生物中引入适当的取代基来调整其光学、电子和电荷传输性质，有望成为OSCs材料的核心组成部分。NDI单元有一个平面的芳香环骨架凭借其两端对称的拉电子酰亚基基团而具有较强的极性，且电子云密度较低。独特的结构使NDI具有较高的载流子迁移率、可调节的光电性和空气稳定性。因此NDI及其衍生物在有机光伏电池领域具有极大的潜力。基于上述考虑，本文总结了基于PDI或NDI小分子受体在光电器件中的应用发展，并对分子结构做出展望，以研究其光学和电荷传输性质，为合理设计OSCs材料的新型候选材料提供了证明。

2. 研究的基本内容与方案

本文将主要介绍近年来PDI和NDI在有机光电器件中的研究和应用；分析PDI和NDI稠环后结构扭曲对分子性质产生的影响；并对分子结构设计提出展望。

通过阅读相关文献明确太阳能电池的工作原理包括激子的产生、激子的扩散、电荷的转移和分离、电荷的收集，主要性能参数有开路电压Voc、短路电流Jsc、填充因子FF等，了解如何有效提高以PDI或NDI为受体的太阳能电池PCEs，总结PDI和NDI的发展状况并对分子结构设计提出展望，例如以三氟甲基修饰的非富勒烯受体。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 蔡威; 吴海燕; 谢吴成, 光伏太阳能电池进展. 广东化工 2019, 46 (01), 84-85 83.

[2] 张敬爽; 胡湛晗; 王美丽; 张静; 刘红云; 刘婕, 太阳能电池研究进展. 化工新型材料 2016, 44 (11), 1-4.

[3] 张剑; 杨秀程; 冯晓东, 有机太阳能电池结构研究进展. 电子元件与材料 2012, 31 (11), 75-78.