噻吩苯并呋喃類聚合物的合成及其光伏性能研究.pdf

1、本論文基于有機聚合物的一些基本觀點，設(shè)計和合成了一系列窄帶隙寬吸收共軛聚合物分子，并分別以它們?yōu)榛钚詫硬牧希苽淞擞袡C太陽能電池，并對其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進行了表征，具體包括:
　　(1)首次合成了一種二維噻吩[2,3-f]苯并呋喃TBFT供體單元，通過Stille偶聯(lián)聚合而成一種窄帶隙共軛聚合物(PTBFTDTBT)。合成的共聚物PTBFTDTBT成膜性能好，在氯仿，四氫呋喃和氯苯等常用的有機溶劑有良好的溶解性能。擁有相對深的

2、HOMO能級(-5.20 eV),寬的吸收和適度的空穴遷移率(2×10-3 cm2·V-1·s-1)。無任何器件優(yōu)化，在AM1.5G，100 mW/cm2模擬太陽光照射的情況下，基于PTBFTDTBT和PC71BM(1∶2，w/w)共混的光伏器件展現(xiàn)最好的光伏性能，PCE為6.42％，Voc為0.78 V，Jsc為13.51 mA/cm2，F(xiàn)F為61％。
　　(2)基于以噻吩[2，3-f]苯并呋喃供體單元，改變不同受體單元通過St

3、ille偶聯(lián)聚合反應(yīng)，合成了兩個新的聚合物PTBFTDTBTz和PTBFTDTBO，并且進行了詳細(xì)的表征。兩聚合物在氯仿，四氫呋喃和氯苯等常用的有機溶劑有良好的溶解性能和成膜性能寬吸收吸收(300-700 nm)，但是開路電壓和短路電流不大高。基于PTBFTDTBTz∶PC71BM(1∶1，w/w)摻雜的聚合物太陽能電池展現(xiàn)出最好的器件性能:PCE為3.60％，Voc為0.61 V，Jsc為10.62 mA/cm2，F(xiàn)F為55.54％。

4、聚合物與PC71BM共混體系中加入3％ DIO，改善了活性層形貌，促進了電荷分離與傳輸，從而提高了短路電流優(yōu)化器件性能。
　　(3)基于喹喔啉的寬吸收，我們設(shè)計和合成了一種新型的受體單元4，9-二溴-6,7-雙(5-異辛基噻吩)[1，2，5]噻二唑并[3，4-g]喹喔啉(M1)，并以苯并二噻唑作為電子給體(D）共聚得到聚合物PBDTBTQ，在氯仿，四氫呋喃和氯苯等常用的有機溶劑有良好的溶解性能和成膜性能好，具有寬的吸收光譜和窄帶隙