側(cè)鏈功能化的D-A低帶隙共軛聚合物應(yīng)用于太陽能電池.pdf

1、聚合物太陽能電池由于其重量輕、價(jià)格低、可溶液加工并能夠制備卷對(duì)卷工藝,受到廣泛的關(guān)注。而且如果得到一種理想的聚合物,那么聚合物太陽能電池的效率有望達(dá)到市場(chǎng)應(yīng)用。因此目前專家學(xué)者主要致力于尋求設(shè)計(jì)一種新型的聚合物分子,但是主要致力于對(duì)分子主干的設(shè)計(jì)。相比之下,很少有人去研究聚合物側(cè)鏈對(duì)它們的影響,對(duì)聚合物側(cè)鏈的調(diào)控主要是對(duì)其長(zhǎng)度、形狀、位置、對(duì)稱性、手性和功能性的調(diào)節(jié),而我們主要是在聚合物分子中引入含功能基團(tuán)側(cè)鏈,以此來研究含功能基團(tuán)的聚

2、合物與太陽能電池活性層形貌以及其性能的影響。
　　首先,我們合成一類新型液晶受體單元2,5-二[4-(4′-氰基二聯(lián)苯氧基)十二烷基]-3,6-二噻吩-2-基-吡咯[3,4-才]吡咯-1,4-二酮(TDPPcbp),這類液晶受體單元就是把聯(lián)苯液晶基元引入到 DPP中,然后分別與二(2-乙基己基)苯唑[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)和 N-9'-十六烷基-2,7-咔唑(CB)共聚形成兩種不同的低帶隙的 D-A的液晶共軛聚

3、合物聚[二-(2-乙基己基)苯唑[1,2-b:4,5-b']二噻吩-并-3,6-二-(噻吩基)-2,5-二[4'-(4-氰基氧基十二烷基)]-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮](PBDTDPPcbp)和聚[N-9'-十六烷基-2,7-咔唑-并-3,6-二-(噻吩基)-2,5-二[4'-(4-氰基氧基十二烷基)]-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮](PCBTDPPcbp),通過對(duì)聯(lián)苯側(cè)鏈型D-A型液晶共聚物的合成和性能研究,進(jìn)

4、一步考察液晶共軛聚合物的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系,如主鏈的分子堆疊,光譜特性,及能級(jí)大小等方面做了研究。結(jié)果表明,由于液晶的自主裝特性,不僅有助于聚合物給體分子堆疊更良好,而且能夠有效的驅(qū)動(dòng)PC61BM和給體之間形成較好的微相分離,因此在經(jīng)過熱退火后,體相異質(zhì)結(jié)太陽能電池的效率可高達(dá)1.3％(PBDTDPPcbp)和1.2%(PCBTDPPcbp)。
　　然后,我們通過Stille偶聯(lián)合成一系列的(D/A)無規(guī)共軛聚合物PTBDTDPP,

5、是將富電子基團(tuán)1,4-連二噻吩-2,3,5,6-苯并二噻吩(TBDT)與缺電子基團(tuán),含有氰基功能基團(tuán)的2,5-二[5-(5-氰基-5,5-二甲基-戊烷基)]-3,6-二噻吩-2-基-吡咯[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(DPPCN),和含硅氧烷功能基團(tuán)2,5-二[8-(1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)辛基]-3,6-二噻吩-2-基-吡咯[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(DPPSi)兩種受體基團(tuán),通過改變不同的投料比(

6、TBDT:DPPSi:DPPCN=1:0.3:0.7,1:0.5:0.5,1:0.7:0.3),得到三個(gè)無規(guī)共聚物PTBDTDPP1,PTBDTDPP2和PTBDTDPP3。這些聚合物都具有較寬的吸收帶(500-1000 nm)和較低的帶隙(~1.6 eV),并且有較低的HOMO能級(jí)(低于-5.36 eV),接觸角測(cè)試證明聚合物的表面能如預(yù)期所想,隨著氰基含量的增大或硅氧烷含量的降低,表面能隨之升高,會(huì)形成比較好的表面形態(tài)。而且通過X-