新型聚合物太陽能電池給體材料的制備與光電性能研究.pdf

1、本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池(PSCs)的光敏活性層由共軛聚合物給體材料與富勒烯衍生物受體材料共混而成。其中，共軛聚合物材料的光吸收特性、電子特性、載流子遷移性能以及與富勒烯衍生物受體材料的兼容性是影響器件光電效率的核心因素。作為本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的重要功能層材料，共軛聚合物的性能優(yōu)化是提高器件效率的重要途徑。因此，基于聚合物分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計為出發(fā)點，本論文以聚合物材料結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系為主要內(nèi)容，開展如下工作:
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2、.基于苯并二噻吩(BDT)給體單元與菲并喹喔啉(PQX)受體單元，通過分子骨架平面優(yōu)化與共軛體系調(diào)控，制備了一系列新型給體-受體型聚合物材料PBDTPQX1、PBDTPQX2、PBDTPQX3與PBDTPQX4。歸因于二維方向上共軛體系的拓寬及骨架平面性的優(yōu)化，聚合物PBDTPQX4能量轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)，短路電流為11.6 mA/cm2，光電效率達(dá)4.32％。同時，單空穴器件測試表明，聚合物材料PBDTPQX4的空穴載流子遷移率也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于

3、PBDTPQX2與PBDTPQX3。
　　2.首先制備了烷基末端含有萘基團(tuán)的雙噻吩二酮吡咯并吡咯(NAPDPP)?；诙h(huán)戊二烯苯并二噻吩(IDT)給體單元，通過改變聚合反應(yīng)中DPP單體與含萘基側(cè)鏈NAPDPP單體的比例，制備了四個新型給體-受體型交替共聚物PIDTDPP1、PIDTDPP2、PIDTDPP3與PIDTDPP4。以調(diào)節(jié)聚合物給體材料與富勒烯衍生物的相容性，從而實現(xiàn)從分子結(jié)構(gòu)上對混合膜形貌的可控調(diào)節(jié)。側(cè)鏈末端萘基團(tuán)的

4、引入，顯著改善本體異質(zhì)結(jié)混合膜形貌，器件性能得到提高。然而，隨著萘組分的不斷增加，聚合物鏈間π-π相互作用呈現(xiàn)減弱趨勢?；谳粱鶄?cè)鏈NAPDPP單體比例為50％時的聚合物PIDTDPP3，呈現(xiàn)出最優(yōu)的器件性能，PCE達(dá)4.01％。
　　3.基于苯并二噻吩單元(BDT)給體單元，通過對2，3-二苯基喹喔啉(DQX)受體單元分子優(yōu)化設(shè)計，成功制備出以萘并喹喔啉(NQX)為受體單元的聚合物PBDTNQX。由于共軛體系的拓寬及骨架平面性的