氟取代三元聚合物給體材料的合成及光伏性能研究.pdf

1、聚合物太陽(yáng)能電池(PSCs)具有成本低、厚度薄、柔性好、質(zhì)量輕、工藝簡(jiǎn)單、易于大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，被研究者廣泛研究。目前報(bào)道的基于電子給體共軛聚合物和電子受體的富勒烯衍生物(PCBMs)的體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)10％，發(fā)展有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池商業(yè)化應(yīng)用已迫在眉睫?？赏ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)合成新型聚合物給體材料得到高效率的有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池。
　　(1)以苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩(BDT)為給體單元，二酮吡咯并[

2、3，4-c]吡咯(DPP)和2，5-二氟苯(DFB)為受體單元通過(guò)Stille偶聯(lián)聚合反應(yīng)合成三種非規(guī)整的三元聚合物:PBDT-DFB3-DPP7、PBDT-DFB1-DPP1和PBDT-DFB7-DPP3。它們均具有較好的熱穩(wěn)定性，熱失重為5％的溫度分別為405℃、408℃和409℃。并且吸收光譜寬，可覆蓋300 nm-900 nm。通過(guò)改變聚合物給/受體單元的比例可調(diào)節(jié)聚合物的HOMO能級(jí)，DFB含量越多，HOMO能級(jí)越低。以這三種

3、聚合物作為給體材料，PCBM作為受體材料的有機(jī)太陽(yáng)能電池ITO/PEDOT∶PSS/Polymer∶PCBM/LiF/Al，重點(diǎn)從退火溫度、摻雜比例、添加劑的濃度等進(jìn)行優(yōu)化。在AM1.5G，功率為100mW cm-2模擬的太陽(yáng)光照射下，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率可達(dá)2.67％。
　　(2)以苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩為給體單元，二酮吡咯并[3，4-c]吡咯和四氟苯(TFB)作為受體單元通過(guò)給/受體不同比例的調(diào)節(jié)合成

4、四種共軛聚合物: PBDT-TFB、 PBDT-TFB3-DPP7、 PBDT-DFB1-DPP1和PBDT-DFB7-DPP3。它們均具有較好的熱穩(wěn)定性，熱失重為5％的溫度分別為420℃、401℃、342℃和356℃。二元結(jié)構(gòu)PBDT-TFB的吸收光譜范圍為300 nm-600 nm，在此結(jié)構(gòu)中引入不同含量的DPP單元可引起在長(zhǎng)波段的吸收帶(約600 nm-900 nm)。這四種聚合物的光學(xué)帶隙依次為2.07 eV、1.38 eV、1

5、.50 eV和1.51 eV，均具有較低的HOMO能級(jí)，為有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池提供一類新型的三元聚合物給體材料。
　　(3)基于以上對(duì)二氟苯單元的聚合物(PBDT-DFB1-DPP1)和四氟苯單元的聚合物(PBDT-TFB1-DPP1)的研究，我們合成并完善具有苯單元的三元聚合物（PBDT-B1-DPP1）和氟苯單元的三元聚合物(PBDT-FB1-DPP1)，一起來(lái)討論不同數(shù)目氟原子取代苯作為受體單元的聚合物的性能。該系列的聚合物