苯并二環(huán)戊二烯并二硒吩類光電材料的合成與性質(zhì)研究.pdf

1、為了滿足當(dāng)今世界對(duì)綠色、可再生能源的急切需求，有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池(OPV)已發(fā)展成為一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。在過(guò)去的十年里，電池器件的效率以及對(duì)其基礎(chǔ)物理過(guò)程的理解都有持續(xù)性的進(jìn)步。和傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池相比，有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率雖然較低，但具有柔性、低成本和可溶液加工的優(yōu)點(diǎn)。為提高對(duì)太陽(yáng)光譜的吸收和光電轉(zhuǎn)換效率，越來(lái)越多的新型共軛聚合物被用于電池的活性材料中。由于大多數(shù)給體材料的帶隙較寬，導(dǎo)致與受體材料的能級(jí)不匹配和短路電流的值很低，使得

2、太陽(yáng)能電池的效率很低。所以，在有機(jī)光伏領(lǐng)域，窄帶隙聚合物引起研究者們?cè)絹?lái)越多的興趣。近年來(lái)，基于窄帯隙聚合物與[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)的太陽(yáng)能電池效率已經(jīng)接近10％。大部分具有高效率的窄帶隙聚合物中都含有噻吩結(jié)構(gòu)單元，由于硒原子與硫原子處于同一主族，硒吩與噻吩具有相似的化學(xué)性質(zhì)，硒原子的孤對(duì)電子具有更強(qiáng)的可極化性，分子間Se-Se間相互作用更強(qiáng)，基于硒吩的窄帶隙聚合物也開(kāi)始被大量研究。本研究基于硒吩的窄帶隙聚合

3、物P1、P2和P3的合成、表征以及性能如下：
　　1.以苯并二環(huán)戊二烯并二硒吩(IDSe)為電子給體、苯并噻二唑以及其衍生物為電子受體，通過(guò)Stille偶合反應(yīng)，分別成功的得到了3個(gè)窄帶隙聚合物P1、P2和P3。其中，聚合物P1、P2和P3的受體單元中分別具有0，2，4個(gè)噻吩環(huán)。中間體、目標(biāo)單體和聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)由核磁共振氫譜、核磁共振碳譜以及質(zhì)譜或者凝膠滲透色譜得以確認(rèn)。
　　2.聚合物P1、P2和P3在甲苯、氯苯、氯仿等

4、普通溶劑中具有良好的溶解性，5％的失重溫度達(dá)到300oC左右，具有良好的熱穩(wěn)定性。用紫外-可見(jiàn)光譜測(cè)得聚合物P1、P2和P3的光學(xué)帯隙分別為1.66eV，1.77eV和1.80eV。其中，P1在600~800 nm處有強(qiáng)吸收峰，隨著受體單元中噻吩數(shù)目的增加，P2和P3的最強(qiáng)吸收峰位在500 nm左右。P1和P3在可見(jiàn)光區(qū)表現(xiàn)出互補(bǔ)吸收的特點(diǎn)。受體單元中噻吩環(huán)越多，受體的缺電子能力越弱，對(duì)應(yīng)聚合物的LUMO能級(jí)升高，P1的LUMO能級(jí)為-