基于苯并二噻吩和萘的共軛聚合物的合成及光伏性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能作為地球上最豐富的可再生能源，現(xiàn)階段其被人類開(kāi)發(fā)和利用仍較低。當(dāng)前對(duì)太陽(yáng)能的利用研究主要集中在無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池上，而有機(jī)太陽(yáng)能電池尚未被大規(guī)模利用，因而開(kāi)發(fā)利用有機(jī)太陽(yáng)能電池具有廣闊的應(yīng)用前景。同有機(jī)太陽(yáng)能電池相比，無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池以硅太陽(yáng)能電池為主。無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池能夠吸收很大部分的太陽(yáng)光，光電轉(zhuǎn)換效率較高。然而其生產(chǎn)成本較高，且易對(duì)環(huán)境造成污染，限制了它的應(yīng)用。因而，人們迫切需要開(kāi)發(fā)成本低廉，種類較多，且無(wú)污染的新型太陽(yáng)能電池材料。

2、有機(jī)太陽(yáng)能電池恰好具備這些要素，因而受到了研究者們的關(guān)注和青睞。聚合物太陽(yáng)能電池是有機(jī)太陽(yáng)能電池中最重要的類別之一。研究者們主要從電池材料的吸收光譜、電荷傳輸性能、分子軌道能級(jí)及溶解性，穩(wěn)定性等方面對(duì)這些材料進(jìn)行研究和探討。為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，本論文合成了一系列的聚合物太陽(yáng)能電池材料，并對(duì)其光電性質(zhì)和光伏性能進(jìn)行了研究，主要研究結(jié)果如下：
　　1.設(shè)計(jì)并合成了四個(gè)基于給電子單元硫烷基噻吩取代的苯并二噻吩（BDTS）和不同的受電子

3、單元的窄帯隙 D-A共軛聚合物 PBDTSFBT, PBDTS-DTFBT, PBDTS-TPD和 PBDTS-DPP。重點(diǎn)研究了受電子單元對(duì)共聚物的光物理、電化學(xué)、前線分子軌道能級(jí)和光伏性能方面的影響。基于BDTS的共聚物具有良好的溶解性和熱穩(wěn)定性、窄的帯隙（1.45-1.88 eV）、深的HOMO能級(jí)（5.30-5.51 eV）和高的空穴遷移率（1.14×10-3-1.72×10-2 cm2 V-1 s-1）。通過(guò)添加劑DIO和極性

4、溶劑甲醇來(lái)優(yōu)化光伏器件?；诠簿畚颬BDTS-DTFBT/PC70BM的光伏器件表現(xiàn)出最佳的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）為3.19％，相應(yīng)的Voc為0.83 V，Jsc為8.27 mA/cm2， FF為46.42%。
　　2.設(shè)計(jì)合成了以烷氧基萘和烷氧基噻吩為給電子單元與含有噻吩π橋的氟代苯并噻二唑?yàn)槭茈娮訂卧墓曹椌酆衔?PN-DTffBT和 PT-DTffBT。研究非共價(jià)鍵對(duì)共聚物的紫外吸收光譜，軌道能級(jí)以及光伏器件方面的影響。由于