苯并二噻吩和氟代苯并噻二唑交替聚合物的合成及其光伏性能研究.pdf

1、共軛聚合物一直是聚合物太陽能電池(PSCs)的一個熱點(diǎn)，由于其良好的光電性能以及可制備柔性器件的特點(diǎn)。本論文的主要通過用不同的結(jié)構(gòu)修飾供體單元以及受體單元，設(shè)計合成了一系列交替聚合物，通過考察不同結(jié)構(gòu)對聚合物電化學(xué)性能以及其光伏性能的影響，并進(jìn)行了聚合物太陽能電池的應(yīng)用研究。
　　以二維結(jié)構(gòu)苯并二噻吩為母體，在其側(cè)翼噻吩上通過引入烷硫基設(shè)計合成了4,8-二[2-（5-辛烷基硫代）噻吩基]-苯并二噻吩(BDTTs)和4,8-二[2-

2、（4,5-二辛烷基硫代）噻吩基]-苯并二噻吩(BDTTss)兩個供體單元，并在氟代苯并噻二唑的苯環(huán)上引入烷基噻吩基團(tuán)設(shè)計合成了4,7-雙(2-噻吩基)-5-[2-（5-十二烷）噻吩基）]-6-氟-苯并噻二唑(DTftBT)以及合成了4,7-雙(2-噻吩基)-5-氟-苯并噻二唑(DTfBT)受體單元。將供體單元和受體單元通過Stille反應(yīng)聚合得到了四個聚合物?？疾炝瞬煌男揎椊Y(jié)構(gòu)對聚合物的光學(xué)、電化學(xué)以及光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)供體單元

3、上的烷硫基引入能夠降低了聚合物最高已占據(jù)軌道(HOMO)能級，并且其數(shù)目越多聚合物的溶解性越好。制備了基于PBDTTss-DTfBT和PBDTTss-DTftBT的器件，通過退火處理、溶劑以及不同質(zhì)量比的聚合物/受體材料等器件工藝的優(yōu)化?；赑BDTTss-DTfBT器件的最高光電轉(zhuǎn)化效(PCE)為6.27％，其開路電壓（Voc）為0.89V，短路電流密度(Jsc）為11.7mA/cm2,填充因子(FF)為60.5％。
　　選擇了

4、雙氟代苯并噻二唑(DTdfBT)為受體單元，與雙烷硫基苯(PsDT)或雙烷氧基苯(PDT)供體單元通過Stille反應(yīng)聚合得到了PPsDT-DTdfBT和PPDT-DTdfBT。考察了聚合物主鏈上的非共價鍵作用對聚合物的光學(xué)、電化學(xué)以及光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)苯環(huán)上的烷氧基與受體單元上的噻吩環(huán)之間形成了非共價鍵作用，增強(qiáng)了聚合物主鏈上π-π堆疊的共面性。當(dāng)苯環(huán)上的烷硫基取代烷氧基時，較大地影響了聚合物的光伏性能，其器件的PCE只有0.1