雙烷硫基側(cè)鏈二維共軛聚合物給體材料的合成及其性能研究.pdf

1、近年來(lái)，聚合物太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率(PCEs)已經(jīng)突破11％，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用前景。聚合物的側(cè)鏈工程可以有效調(diào)控其光伏性能，引入不同的烷基鏈長(zhǎng)度或構(gòu)型對(duì)聚合物材料的物化性質(zhì)、與受體材料共混形貌等有著重大的影響。本論文中，通過(guò)在電子供體單元上引入不同的烷硫基鏈，成功合成了7個(gè)D-A型共軛聚合物，并對(duì)其熱穩(wěn)定性，光學(xué)性質(zhì)，電化學(xué)性質(zhì)，結(jié)晶性質(zhì)和光伏性能進(jìn)行了系統(tǒng)性地研究。
　　(1)為了研究烷硫基側(cè)鏈對(duì)聚合物的性能影響，我們先合

2、成了一系列具有不同長(zhǎng)度的烷硫基側(cè)鏈二維苯并二噻吩(BDTT-DS)供體單元，將其與電子受體單元4，7-雙(5-溴-2-噻吩基)-5，6-二氟苯并[c][1，2，5]噻二唑(BTff)交替共聚得到四個(gè)具有較窄帶隙的共軛聚合物PBDTT-DS1-BTff、 PBDTT-DS2-BTff、PBDTT-DS3-BTff和PBDTT-DS4-BTff。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，四個(gè)聚合物表現(xiàn)出不同的最大光吸收波長(zhǎng)，表明它們具有不同的聚集行為，并且兩個(gè)烷硫基鏈

3、的引入，使得聚合物具有較低的HOMO能級(jí)(-5.50 eV)，致使基于它們的器件有較高的開(kāi)路電壓（VOC);結(jié)果表明合適的烷硫基側(cè)鏈有益于聚合物的光伏性能的提高，在本章中，基于聚合物BDTT-DS2-BTff的器件效率最優(yōu)，其能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)為5.82％，其中開(kāi)路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)和填充因子(FF)分別為0.92 V、11.06 mA/cm2和57.2％。
　　(2)以4，7-雙溴-2-(2-乙基己基)-

4、5，6-二氟苯并[d][1，2，3]三氮唑(FBTz)為電子受體單元，與含有不同烷硫基側(cè)鏈的苯并[1，2-b:4，5-b']二噻吩供體單元交替聚合，得到聚合物PBDTT-DS2-FBTz、PBDTT-DS4-FBTz和PBDTTs-FBTz。研究發(fā)現(xiàn)，這種共聚物具有較寬的光學(xué)帶隙(～1.90 eV)，且表現(xiàn)出良好的溶解性和結(jié)晶性能。不經(jīng)過(guò)任何器件優(yōu)化，基于該三個(gè)聚合物制備的電池器件均具有較高的開(kāi)路電壓(＞1.00 V)，且基于聚合物PB