三烷基硅乙炔基二噻并苯并二噻吩-共軛聚合物的合成與表征.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，新能源的開發(fā)利用是當(dāng)前人們迫切需要解決的問題。聚合物太陽能電池(PSCs)因擁有其它太陽能電池不具備的優(yōu)點(diǎn)而成為近年來研究的熱點(diǎn)。但聚合物太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率較低，這是制約其應(yīng)用發(fā)展的重要因素。因此，為了研究出高效率的太陽能電池，研究工作者在設(shè)計(jì)新型材料、優(yōu)化制備工藝及有機(jī)光活性層形貌改進(jìn)等方面進(jìn)行探索研究。設(shè)計(jì)并合成出高性能的聚合物給體材料是最可行的方法之一。
　　本文合成得到了具有大共軛面、共軛長度的給電

2、子單元，5,10-雙(三異丙基硅乙炔基)二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(DTBDT-TIPS)和5,10-雙(4,5-二癸基噻吩-2-乙炔基)二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(TE)，分別以 DTBDT-TIPS和TE為給電子單元，與其它吸電子單元通過 Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成出了幾種共聚物，并表征了聚合物的結(jié)構(gòu)及光伏性能。第二章，合成出了側(cè)鏈含三

3、異丙基硅乙炔基的給電子單體2,7雙(三甲基錫)-5,10-雙(三異丙基硅乙炔基)二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(DTBDTSn-TIPS)和吸電子單體6,6′-二溴-N,N′-雙(2-己基癸基)-異靛藍(lán)(ID-HD)，這兩種單體通過 Stille偶聯(lián)反應(yīng)聚合得到聚合物 PDTBDT-TIPS-IDHD，該聚合物熱穩(wěn)定性較好，易溶于甲苯、氯苯等有機(jī)溶劑。聚合物PDTBDT-TIPS-IDHD的

4、光學(xué)帶隙為1.56 eV，EHOMO和ELUMO分別為﹣5.43 eV和﹣3.87 eV。以PDTBDT-TIPS-IDHD為給體材料，PC61BM為受體材料制備的器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高為2.92％(VOC=0.88 V，JSC=7.32 mA/cm2，F(xiàn)F=45.28%)。第三章，通過Stille偶聯(lián)使DTBDTSn-TIPS和4,7-二溴-2-(2-癸基十四烷基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑(BTZDT)反應(yīng)得到聚合物PD

5、TBDT-TIPS-BTZDT，該聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性及溶解性。聚合物PDTBDT-TIPS-BTZDT在薄膜中的吸收帶邊為673 nm，光學(xué)帶隙為1.84 eV，其起始氧化電位為0.73 V，HOMO能級(jí)為﹣5.46 eV。分別以PDTBDT-TIPS-BTZDT和PC61BM為給體材料和受體材料制備的器件的最高能量轉(zhuǎn)換效率為1.65%(VOC=0.98 V，JSC=3.75 mA/cm2，F(xiàn)F=44.97%)。第四章，2,7雙(

6、三甲基錫)-5,10-雙(4,5-二癸基噻吩-2-乙炔基)二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(TESn)與3,7-二(2-溴-3-辛基噻吩-5-基)-萘并[1,2-c:5,6-c′]雙[1,2,5]噻二唑(DTNTC8Br)通過 Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成得到聚合物 PTE-DTNTC8，并對(duì)該聚合物的熱學(xué)、光學(xué)及電學(xué)性能進(jìn)行了表征。聚合物 PTE-DTNTC8在甲苯溶液和薄膜中的兩個(gè)吸收峰都在4