基于苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮的共聚物光伏材料的合成及性能研究.pdf

1、聚合物太陽能電池(PSCs)具有潛在的商業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，如：能有效地降低成本、基板柔性、重量輕等。因此，PSCs的研究和發(fā)展受到社會各界的廣泛關(guān)注。近年來，本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池(BHJ PSCs)在研究者們的共同努力下，取得了飛躍式的發(fā)展，其能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)已超過10％。但是要真正實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化，還有許多困難需要克服。為了獲得高的能量轉(zhuǎn)換效率，以拓寬光譜、增強(qiáng)吸收、調(diào)控HOMO-LUMO能級、提高空穴遷移率等為目的，設(shè)計并合成了一

2、系列含苯并二噻吩(BDT)和吡咯并吡咯二酮(DPP)的聚合物太陽能電池給體材料。同時，采用核磁共振、紅外光譜、飛行時間質(zhì)譜等測試方法對所合成的中間化合物及目標(biāo)聚合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并利用紫外-可見吸收光譜、循環(huán)伏安法等測試方法，較系統(tǒng)地研究了這些聚合物的光物理及電化學(xué)性能。同時，以所合成的聚合物作為電子給體材料，富勒烯衍生物(PC61BM)作為電子受體材料，制備了本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池，并對其光伏性能進(jìn)行了測試，其主要結(jié)果如下：

3、r>　　1、以苯并二噻吩(BDT)或烷基噻吩取代的苯并二噻吩(BDTT)和吡咯并吡咯二酮(DPP)的二元共聚物為基礎(chǔ)，將含有苯并噻二唑側(cè)鏈(TDTBT)基元引入到聚合物骨架，合成了兩個三元共聚物 P1和P2。同時，運(yùn)用紫外-可見吸收光譜、循環(huán)伏安法等對這兩個聚合物的光物理和電化學(xué)性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，兩個三元共聚物的吸收光譜都得到了有效的拓寬，并且它們的HOMO能級得到了優(yōu)化?；谒铣傻倪@兩個三元共聚物的BHJ PSCs得到的能量

4、轉(zhuǎn)換效率均高于兩個二元共聚物，對應(yīng)的PCE分別為5.05%和4.85%。
　　2、在含有烷基噻吩取代的苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮的二元共聚物(PBDTT-DPP)的基礎(chǔ)上，將含異靛側(cè)鏈(TID)的基元引入共聚物骨架，合成了一系列的三元共聚物。通過改變DPP和TID兩個單元的比例，所得到的三元共聚物的紫外-可見吸收光譜和HOMO能級得到了很好的調(diào)節(jié)，從而獲得了高達(dá)15 mA cm-2的短路電流和0.76 V的開路電壓。最終，基于所合