D-A型分子材料的合成及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、由于有機(jī)太陽能電池制備簡(jiǎn)單、成本低以及可大面積制造的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在太陽能電池領(lǐng)域引起人們?cè)絹碓蕉嗟呐d趣。本論文系統(tǒng)的概述了聚合物和有機(jī)小分子這兩類被廣泛研究的有機(jī)太陽能電池材料。苯并二茚類材料是由多元稠環(huán)連接而成,因此具有優(yōu)良的平面性以及較高的共軛程度,因而可以作為太陽電池給體材料中的給體單元。此外,苯并噻二唑(BT)也是被公認(rèn)的最為有效的電子受體單元之一。
　　本論文以十二烷氧基苯基取代的苯并二茚類材料(IDT)為給體單元,分別與

2、同樣具有給電子能力的三聯(lián)噻吩(D)單元以及具有吸電子能力二噻吩苯并噻二唑(A)共聚,得到D-D型結(jié)構(gòu)的共軛聚合物PIDT3T和D-A型結(jié)構(gòu)的共軛聚合物PIDTDTBT。以此來研究這兩種不同類型結(jié)構(gòu)的聚合物在熱穩(wěn)定性、光物理、電化學(xué)以及光伏性能方面的差異,分別采用熱失重分析(TGA)、紫外-可見吸收光譜(UV-vis)、伏安循環(huán)(CV)等手段表征其性質(zhì)。同時(shí),本論文還將苯并二茚類材料(IDT)引入不同類型的側(cè)鏈,正己基側(cè)鏈(IDT-C6)

3、和十二烷氧基側(cè)鏈(IDT-OC12),并以此為核,與二聯(lián)噻吩相連的苯并噻二唑偶聯(lián)合成兩類新型A-D-A結(jié)構(gòu)的小分子BTIDT-C6和BTIDT-OC12,以此來探索側(cè)鏈對(duì)分子的光物理、電化學(xué)以及光伏性能的影響。本論文通過實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論如下:
　　1.基于IDT單元的聚合物PIDTDTBT與聚合物PIDT3T都具有比較好的熱穩(wěn)定性,分解溫度Td均超過了400℃。前者要比后者具有更寬的光譜吸收。此外, PIDTDTBT的HOMO和LU

4、MO能級(jí)分別為-5.30 eV和-3.70 eV,PIDT3T的HOMO和LUMO能級(jí)分別為-5.35 eV和-3.55 eV,能級(jí)帶隙分別為1.60 eV和1.80 eV,前者要比后者具有更窄的能級(jí)帶隙。在相同的測(cè)試條件下,模擬太陽光AM1.5,100 mW/cm-2照射下,聚合物PIDTDTBT的光電轉(zhuǎn)換效率要比PIDT3T高很多,分別為4.52％和3.26%。
　　2.基于IDT單元的不同側(cè)鏈的兩類小分子BTIDT-C6和B

5、TIDT-OC12在紫外吸收以及電化學(xué)方面沒有太大差異。其中,BTIDT-C6的HOMO和LUMO能級(jí)分別為-5.37 eV和-3.71eV,BTIDT-OC12的HOMO和LUMO能級(jí)分別為-5.34 eV和-3.73 eV,電化學(xué)能級(jí)帶隙分別為1.66 eV和1.61 eV。但是后者的熔點(diǎn)要比前者低很多,分別是69.4℃和110.2℃。在相同的測(cè)試條件下,模擬太陽光AM1.5,100 mW/cm-2照射下,BTIDT-C6的光電轉(zhuǎn)換