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)達到了8.5％的水平,但距離市場應用,還有很長一段路要走。效率和壽命是有機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。設計和合成具有窄帶隙、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)定性及化學穩(wěn)

2、定性,并且具有較強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行研究,探討了進一步增強此類聚合物的方法。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。因為平面性的增大有利于提高π電子的離域性和聚合物的共軛長度。同時,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,我們在這個新型單體的兩邊引入兩個烷基噻吩。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)、吸電子基團噻唑并噻唑(P5)進行共聚,以及將單體進行自聚(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性能進行了初步研究,發(fā)現(xiàn)將噻吩單元通過共價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性能產(chǎn)生了一些不良影響。我們對6種聚合物分別進行了相應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