基于噻吩1,3-茚二酮聚合物的合成及其性能研究.pdf

1、聚合物太陽能電池因具有制備工藝簡單、重量輕、易制備大面積柔性器件等優(yōu)點而被廣泛關(guān)注。目前，聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到10％，但離實際應(yīng)用還有一定的距離。影響電池性能的重要因素是共軛聚合物的吸收光譜與太陽光譜不相匹配以及其載流子遷移率低。因此合成新的窄帶隙共軛聚合物材料對于改善聚合物太陽能電池對近紅外區(qū)太陽光的吸收，從而提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率具有重要意義。獲取新的窄帶隙共聚物可以通過合成新型的給體單元或者受體單元來實

2、現(xiàn)，受體單元具有較強的吸電子能力，可以同時降低聚合物的HOMO能級和LUMO能級，使聚合物的能帶間隙變窄從而增加對太陽光的利用率，也可以有效提高太陽能電池的開路電壓。因此，本論文設(shè)計并合成了全新的用于聚合物太陽能電池活性層給體材料的受體單元。
　　首先，設(shè)計并合成了新型受體單元噻吩茚-1，3-二酮，2-[1-烷基-4-吡啶](TDP)，通過引入缺電子的吡啶結(jié)構(gòu)來增強受體單元的共平面性。然后將帶有辛基烷基鏈的TDP與給體單元2，6-

3、雙（三甲基錫）-4，8-二異辛基氧苯并[1，2-b;3，4-b]雙噻吩共聚，得到了新的窄帶隙共軛聚合物。為了改善聚合物在有機溶劑中的溶解性，在給體單元和受體單元中引入了更長的烷基鏈，實驗表明當(dāng)受體單元與給體單元的側(cè)鏈均為2-己基葵基時，得到了溶解性能優(yōu)良的聚合物。
　　用1H-NMR驗證了聚合物的結(jié)構(gòu);用凝膠色譜柱測得聚合物的重均分子量為14740，數(shù)均分子量為8314，分子量分布為1.5;熱重分析表明聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性能;

4、紫外吸收光譜顯示聚合物在400-680nm可見光區(qū)具有良好的吸收，光學(xué)帶隙為1.93eV;經(jīng)循環(huán)伏安法測得聚合物的HOMO與LUMO能級分別為-5.56eV和-3.55eV;經(jīng)XRD測試表明聚合物在2θ=21.4°和2θ=4.75°處形成了有序堆積;B3LYP/6-31G*模型密度泛函計算結(jié)果表明，聚合物具有良好的共平面性，二面角只有2°，HOMO能級電子云主要分布在噻吩環(huán)上，LUMO能級的電子云主要分布在受體單元上。以上測試結(jié)果均表明