基于烷氧基噻吩取代的苯并二噻吩和環(huán)戊二噻吩螺芴的有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的合成及其光伏性質(zhì)研究.pdf

1、有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池近年來(lái)發(fā)展很快，其中有機(jī)給體材料是研究的熱點(diǎn)。D-A型共軛聚合物和A-D-A型有機(jī)共軛小分子是有機(jī)給體材料中最具代表性的兩類材料。它們的設(shè)計(jì)、合成及其光電性能的調(diào)控是目前有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及焦點(diǎn)之一。本論文以獲得高效有機(jī)/聚合物給體材料為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成了系列基于烷氧基噻吩取代苯并二噻吩（BDT）的新型D-A結(jié)構(gòu)共軛聚合物和系列基于環(huán)戊二噻吩螺芴共軛有機(jī)小分子給體材料。詳細(xì)地研究了這些有機(jī)/聚合物給體材料

2、的光物理、電化學(xué)和光伏性能。主要的研究工作如下：
　　1.設(shè)計(jì)并合成了3,4-二甲氧基噻吩取代BDT的給電子單元BDTOT，通過與氟代苯并噻二唑（FBT）、苯并噻二唑（BT）和吡咯并吡咯二酮（DPP）共聚，獲得了系列基于BDTOT的新型D-A共軛聚合物PBDTOT-FBT、PBDTOT-BT和PBDTOT-DPP。研究結(jié)果表明，通過3,4-二甲氧基噻吩的引入和與不同強(qiáng)度的吸電子單元的共聚，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該系列D-A共聚物的吸收光譜、前線

3、分子軌道能級(jí)和載流子遷移率的有效調(diào)控。同時(shí)3,4-二甲氧基噻吩的引入有利于增加BDT單元的給電子能力，在保證獲得較低HOMO能級(jí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬所得D-A共聚物的吸收光譜，獲得高的VOC、JSC和能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）?；谌齻€(gè)聚合物太陽(yáng)能電池的PCE分別為4.48％、2.47%、3.05%。
　　2.設(shè)計(jì)并合成了3,4-二甲氧基噻吩，3-甲氧基噻吩和3，4-乙烯二氧噻吩取代的BDT給電子單元BDT-DMT，BDT-MT和BD

4、T-ET。分別與氟代苯并噻二唑（FBT）共聚，獲得了系列D-A共軛聚合物PDMT-FBT，PMT-FBT和PET-FBT。通過與不含烷氧基噻吩側(cè)鏈的對(duì)應(yīng)聚合物PBDTT-FBT對(duì)比研究，探討了烷氧取代基對(duì)聚合物分子結(jié)構(gòu)、光物理、電化學(xué)和光伏性能的影響。研究表明，烷氧基的引入增大了聚合物分子的位阻效應(yīng)，使聚合物的吸收光譜發(fā)生輕微藍(lán)移，但是卻降低了HOMO能級(jí)，得到了高VOC，有利于提高材料PCE?；赑DMT-FBT，PMT-FBT和PE

5、T-FBT的PCE分別為4.48%、3.29%和2.40%。
　　3.設(shè)計(jì)并合成了以環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴為D，茚酮、繞單寧和氰基繞單寧分別為A，聯(lián)三噻吩為π橋的三個(gè)A-π-D-π-A型有機(jī)小分子給體材料SFYT，SFRDN和SFRCN。詳細(xì)研究了新型螺旋給電子單元環(huán)戊[1,2-b:5,4-b']二噻吩螺-4,9'-芴和不同吸電子單元A對(duì)分子的光物理、電化學(xué)和光伏性能的影響。通過研究表明：A-π-D