基于苯并噻二唑衍生物單體和聚合物的合成及其光伏性能表征.pdf

1、聚合物太陽能電池因具有重量輕、成本低、可大面積成膜、柔性以及性能可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。經(jīng)過這幾年各國科研工作者不斷的努力,聚合物太陽能電池的效率已經(jīng)達(dá)到了8.5％的水平,但距離市場應(yīng)用,還有很長一段路要走。效率和壽命是有機(jī)太陽能電池的兩大關(guān)鍵因素,它們都與共軛聚合物的性能有直接關(guān)系。設(shè)計(jì)和合成具有窄帶隙、寬吸收光譜、高遷移率的聚合物對于提高聚合物太陽電池的性能具有重要意義。
　　苯并噻二唑具有剛性的平面結(jié)構(gòu),高的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)

2、定性,并且具有較強(qiáng)的吸電子能力和較高的氧化電位,這使得聚苯并噻二唑及衍生物成為一類受到廣泛關(guān)注的聚合物給體材料,基于苯并噻二唑的D-A型共軛聚合物取得了巨大的成功。我們通過對基于苯并噻二唑的聚合物進(jìn)行研究,探討了進(jìn)一步增強(qiáng)此類聚合物的方法。通過在已有單體上用雙鍵并聯(lián)上一些共軛基團(tuán)來增加聚合單體的平面性和剛性,能夠有效地降低聚合物材料的帯隙,并且提高電荷遷移率。因?yàn)槠矫嫘缘脑龃笥欣谔岣擀须娮拥碾x域性和聚合物的共軛長度。同時(shí),形成的剛性結(jié)

3、構(gòu)能降低聚合物鏈間單鍵的旋轉(zhuǎn)。
　　基于這種思路,我們在苯并噻二唑的苯環(huán)兩邊通過雙鍵并聯(lián)上噻吩單元,合成了一個(gè)全新的四元雜環(huán)共軛單體二噻吩并苯并噻二唑,為提高聚合物的溶解性,我們在這個(gè)新型單體的兩邊引入兩個(gè)烷基噻吩。隨后我們將該單體分別與供電子單體咔唑(P1)、苯并二噻吩(P2和P3)、連噻吩(P4)、吸電子基團(tuán)噻唑并噻唑(P5)進(jìn)行共聚,以及將單體進(jìn)行自聚(P5),得到一系列新型的基于二噻吩并苯并噻二唑的共軛聚合物。這些聚合物在

4、甲苯,氯仿,四氫呋喃等常用有機(jī)溶劑中均有較好的溶解性。熱穩(wěn)定性能也很優(yōu)異,很適合用來作為太陽電池中的給體材料。
　　通過對聚合物的紫外-可見吸收光譜和電化學(xué)性能進(jìn)行了初步研究,發(fā)現(xiàn)將噻吩單元通過共價(jià)鍵連接在苯并噻二唑兩面能夠使聚合物擁有更好的平面性,有利于分子之間的相互作用,但是也對聚合物的電學(xué)性能產(chǎn)生了一些不良影響。我們對6種聚合物分別進(jìn)行了相應(yīng)的太陽能電池器件表征,其中以P3與PC70BM以質(zhì)量比為1:1為活性層制備的聚合物太