含二噻吩稠環(huán)單元窄帶隙聚合物的設(shè)計合成及光伏性能研究.pdf

1、本論文介紹了聚合物太陽能電池的研究現(xiàn)狀。光活性聚合物給體材料是影響聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的重要因素。為了得到窄帶隙、寬吸收的高性能共聚物,本文設(shè)計合成了苯并二噻吩二酮和環(huán)戊二烯酮并二噻吩兩種新型稠環(huán)受體單元,并得到了兩個系列的共聚物。通過核磁共振譜等表征了有機(jī)中間體和聚合物的分子結(jié)構(gòu);利用熱重分析、紫外-可見吸收光譜和循環(huán)伏安法研究了聚合物的熱穩(wěn)定性能、光物理性能和電化學(xué)性能等;以合成的聚合物為給體材料制備本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電

2、池,研究了聚合物光伏性能等。研究結(jié)果表明:
　　1.合成新型稠環(huán)受體單元苯并二噻吩二酮(BDTD),并分別和優(yōu)良的給體單元苯并二噻吩和噻咯并二噻吩合成兩種共聚物P1-P2,這兩種聚合物都具有良好的熱穩(wěn)定性和較窄的光學(xué)帶隙,P1和P2的光學(xué)帶隙分別為1.78 eV和1.63 eV,同時吸收峰從溶液到膜具有明顯的紅移,分別為25 nm和40 nm。P1和P2都具有較低的HOMO能級,分別為-5.49 eV和-5.33 eV,接近于理想

3、的HOMO能級。低的HOMO能級導(dǎo)致聚合物具有較高的Voc?；诰酆衔颬1和P2與PC61BM的太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到2.18％和4.33%。
　　2.合成新型稠環(huán)受體單元環(huán)戊二烯酮并二噻吩(CPDTO),并分別和優(yōu)良的給體單元苯并二噻吩,噻咯并二噻吩,咔唑和芴合成四種共聚物P3-P6,四種聚合物都具有良好的溶解性和較低的HOMO能級,說明環(huán)戊二烯酮并二噻吩是優(yōu)良的電子受體單元。其中,P3和P4具有較窄的的光學(xué)帶隙和寬的紫