基于三(8-羟基喹啉)铝的新型非富勒烯受体材料的设计、合成及其光伏应用的任务书.docx

基于三(8-羟基喹啉)铝的新型非富勒烯受体材料的设计、合成及其光伏应用的任务书
任务书：基于三(8-羟基喹啉)铝的新型非富勒烯受体材料的设计、合成及其光伏应用
一、任务背景
现代社会对功率密度和能源效率的要求越来越高，光伏技术成为解决这一问题的重要途径之一。其中，非富勒烯有机太阳能电池是相对新兴的光伏技术，具有高的光电转换效率和较长的寿命，已经成为研究的热点之一。
非富勒烯有机太阳能电池的核心是非富勒烯受体材料。当前，大部分非富勒烯受体材料设计上仍基于经典小分子原理，但这种方法受到分子内构象效应和分子间聚集效应的限制，难以制备出高效的非富勒烯受体材料。
基于此，本任务拟采用大分子结构来设计新型的非富勒烯受体材料，重点研究三(8-羟基喹啉)铝这一大分子结构的合成、性质和光伏应用。
二、任务目标
1.设计并合成三(8-羟基喹啉)铝这一大分子结构，并对其性质进行表征。
2.与已有非富勒烯受体材料进行比较，研究三(8-羟基喹啉)铝在光伏应用中的性能优势。
3.利用三(8-羟基喹啉)铝作为受体材料，结合已有的供体材料，制备非富勒烯有机太阳能电池并进行性能评估。
4.分析三(8-羟基喹啉)铝这一大分子结构对非富勒烯有机太阳能电池性能的影响机理，为今后的非富勒烯受体材料设计提供理论依据。
三、任务内容
1.设计和合成三(8-羟基喹啉)铝这一大分子结构。
2.利用核磁共振(NMR)光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学等手段对三(8-羟基喹啉)铝进行表征，探究其在光伏应用中的物理化学性质。
3.利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、时间分辨荧光光谱等手段，与已有非富勒烯受体材料进行性能比较。
4.利用三(8-羟基喹啉)铝和已有供体材料制备非富勒烯有机太阳能电池，并评估其功率转换效率(PCE)、开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)、填充因子(FF)等性能。
5.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)等手段，研究三(8-羟基喹啉)铝对非富勒烯有机太阳能电池器件结构的影响，并探究三(8-羟基喹啉)铝在电池中的作用机理。
四、要求和难点
1.设计并合成三(8-羟基喹啉)铝这一大分子结构，需要具有有机合成化学、分子构象学等知识。
2.对三(8-羟基喹啉)铝进行表征，需熟练掌握核磁共振(NMR)光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学等手段的使用和数据分析。
3.与已有非富勒烯受体材料进行比较，需要对不同材料的性质有比较深入的了解。
4.制备非富勒烯有机太阳能电池，需要熟悉太阳能电池器件制备、性能测试等基本知识，且需要进行多次实验优化。
5.探究三(8-羟基喹啉)铝在电池中的作用机理，对电池器件结构的理解要求较高。
五、研究意义
1.开发出新型的非富勒烯受体材料，拓宽了非富勒烯有机太阳能电池的制备可选范围，提高了光伏技术的发展水平。
2.研究三(8-羟基喹啉)铝在光伏应用中的性能优势，为今后的非富勒烯受体材料设计提供了理论指导。
3.探究三(8-羟基喹啉)铝在电池中的作用机理，对非富勒烯有机太阳能电池器件结构的优化具有指导意义。
4.本任务的研究成果，对今后太阳能电池的研究和生产具有重要的科学和实用价值。