具有寬吸收譜的氟取代四元聚合物給體材料的合成及光伏性能研究.pdf

1、當(dāng)今能源緊缺，太陽能的開發(fā)和利用被廣泛重視。有機(jī)太陽能電池以其重量輕、成本低、原料豐富、廉價(jià)、柔性、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的應(yīng)用潛力。但要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化還需進(jìn)一步的發(fā)展，所以設(shè)計(jì)并合成出具有高性能的有機(jī)聚合物給體材料顯得尤為重要。在本文中，做了以下工作：
　?。?）論文第三章，我們以苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT）單體作為電子給體單元，二酮吡咯并[3,4-c]吡咯（DPP）、苯并噻二唑（BT）和二氟苯（DFB）或四氟

2、苯（TFB）作為電子受體單元，通過Stille偶聯(lián)聚合反應(yīng)，得到了兩種窄帶隙四元聚合物（PBDT-DFB1-DPP1-BT1和PBDT-TFB1-DPP1-BT1），均具有從300 nm到近紅外光區(qū)域的寬吸收光譜，以及較窄的光學(xué)能帶隙（1.5 eV左右）和低的HOMO能級。另外該類聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性，熱失重5％時(shí)對應(yīng)的溫度分別為370 oC和403 ℃。基于上述兩種聚合物作給體材料，選取PC60BM作受體材料，制備的有機(jī)聚合物太陽

3、能電池在AM1.5G，功率為100 mW/cm2的太陽光照射下，測得的能量轉(zhuǎn)化效率分別為1.56%和1.26%。
　　（2）論文第四章，我們以苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT）和己基噻吩（HT）單體作為電子給體單元，二酮吡咯并[3,4-c]吡咯（DPP）和具有不同氟原子數(shù)量的取代苯作為電子受體單元進(jìn)行Stille偶聯(lián)聚合反應(yīng)，得到了四種窄帶隙四元聚合物材料（PBDT-B1-DPP1-HT1、PBDT-FB1-DPP1

4、-HT1、PBDT-DFB1-DPP1-HT1和PBDT-TFB1-DPP1-HT1），然后分別從分子結(jié)構(gòu)、光學(xué)、熱學(xué)和電化學(xué)對其進(jìn)行了性質(zhì)測試分析。該類聚合物有著從300到900 nm的寬吸收光譜，以及較低的HOMO能級(?5.61—?5.66 eV)。從熱失重測試結(jié)果來看，這四種聚合物熱失重5%時(shí)對應(yīng)的溫度都在330 ℃以上，表明材料都具有良好的熱穩(wěn)定性。分析性質(zhì)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過改變引入氟原子的數(shù)量，可以有效調(diào)控材料的能級，達(dá)到改

5、善材料的分子鏈結(jié)構(gòu)的目的。設(shè)計(jì)合成出的這類寬吸收譜四元聚合物，為高性能OPVs技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展提供了幫助。
　?。?）論文第五章，我們以苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT）和己基噻吩（HT）單體作為電子給體單元，二酮吡咯并[3,4-c]吡咯（DPP）和四氟苯（TFB）作為電子受體單元，通過調(diào)控給體單元與受體單元間的比例，合成了三種窄帶隙四元聚合物（PBDT-TFB2-DPP1-HT1、PBDT-TFB1-DPP2-HT1