基于D-A型窄帶隙聚合物的合成及其光伏性能研究.pdf

1、由于能源危機的日益加劇，太陽能的綜合利用成為解決能源問題的重要途徑。聚合物太陽能電池有許多突出性能，比如材質(zhì)柔軟、價格低廉、質(zhì)量較輕，更重要的是可以采用卷對卷工藝進行大面積生產(chǎn)。由電子給體材料和電子受體材料PCBM組成的的混合層（活性層）是決定聚合物太陽能電池性能的最關(guān)鍵因素，故合成結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的有機聚合物成已引起廣大學(xué)者的強烈興趣，成為太陽能電池研究領(lǐng)域的熱點。到目前為止，單層聚合物光伏器件的光電轉(zhuǎn)化效率剛剛超過10％，這距離商

2、業(yè)化標準（光電轉(zhuǎn)化效率15%）還有一定差距。所以，合成新型有機聚合物，提高聚合物光伏器件的轉(zhuǎn)化效率具有重要意義。本論文圍繞有機聚合物的合成、性質(zhì)及其器件性能，開展了有關(guān)聚合物太陽能電池的研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　首先，在介紹聚合物光伏器件的工作機理、影響其性能的因素的基礎(chǔ)上，綜述了國內(nèi)外有關(guān)太陽能電池最新進展，重點圍繞其中的有機聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，提出設(shè)計與合成新型聚合物太陽能電池材料的基本設(shè)想。
　　其次，設(shè)

3、計合成了三個D-A型給體材料(PCDTBSe，PCDTFBSe，PCDTDFBSe)，它們是以咔唑為給體單元，分別和苯并硒二唑、單氟取代的苯并硒二唑、雙氟取代的苯并硒二唑為受體單元所組成的新型聚合物，并對其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)等進行了表征測試。實驗結(jié)果表明，三個聚合物都展現(xiàn)了高的熱穩(wěn)定性和寬的光譜吸收。隨著主鏈上氟取代基的增多，三個聚合物的HOMO能級呈規(guī)律性遞減（PCDTBSe為-5.29eV，PCDTFBSe為-5.32eV，PCDTD

4、FBSe為-5.35eV），聚合物具有較低的HOMO能級，表明其制備成電池時將會產(chǎn)生較高的開路電壓。在太陽光模擬器照射下，PCDTFBSe取得了最高的光電轉(zhuǎn)化效率1.09%（電流密度4.29mA?cm?2,開路電壓0.78V,填充因子32.51%）。
　　最后，我們設(shè)計并合成了一系列新型D-A1-D-A2無規(guī)共聚物，并對它們的光化學(xué)、光物理以及光伏性能做了系統(tǒng)的研究。通過向D-A型聚合物IDT-IID中引入BO單體和DPP單體來調(diào)