基于5,7-二噻吩基-2,3-二辛基噻吩[3,4-d]噠嗪-1,4-二酮聚合物的合成及性能研究.pdf

1、近日，能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻的形勢極大地推進(jìn)了太陽能等清潔能源開發(fā)的進(jìn)程。由于聚合物太陽能電池的制備工藝簡單，重量輕，能夠大面積制備的優(yōu)點得到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前，已經(jīng)報道的聚合物太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到10.6％，逐漸接近實際規(guī)模化使用的效率。聚合物太陽能電池器件中活性層材料的吸收光譜與太陽光譜的匹配程度以及給體、受體材料間載流子的遷移率是決定太陽能電池性能的重要因素。因此，設(shè)計和合成綜合性能優(yōu)良的共軛聚合物給體材料具有非常

2、重要的意義。本論文中通過設(shè)計并合成具有較強(qiáng)吸電子能力的受體單元，然后與富電子單元共聚，形成具有低能帶隙的共軛聚合物，以期更高效率地利用太陽光，來獲得較高的光伏器件轉(zhuǎn)化效率。
　　主要工作內(nèi)容如下:
　　1、基于噻吩[3，4-d]吡咯-4，6-二酮(TPD)單元結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異的特點對其進(jìn)行改性，合成制備出吸電子能力更強(qiáng)的噻吩[3，4-d]噠嗪-1，4-二酮(DHTPD)?？紤]到增強(qiáng)聚合物主鏈的共平面性，利于降低聚合物鏈間的

3、堆積距離從而能夠使所得到光伏器件具備更好的性能，在DHTPD單元的兩側(cè)分別引入一個噻吩環(huán)橋得到新型受體單元DT-DHTPD。
　　2、選擇三種結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異的富電子單體2，5-二（三甲基錫）噻吩單元、5，5'-二（三甲基錫）-2，2'-二噻吩、1，4-亞苯基二硼酸-頻哪醇酯分別與新型的受體單元DT-DHTPD聚合，得到具有D-π-A結(jié)構(gòu)的共軛聚合物PDTPD-3T(P1)、PDTPD-4T(P2)、PDTPD-TPT(P3)。

4、我們通過NMR表征了聚合物P1，P2，P3，對其相對分子質(zhì)量，熱性能、光學(xué)性能、固態(tài)堆積性能以及電化學(xué)性能進(jìn)行了表征與分析，并得到了三種聚合物溶液在不同溫度下對太陽光吸收的差異。基于聚合物P1，P2及P3與PC71BM的聚合物太陽能光伏器件的光電轉(zhuǎn)化效率分別是3.32％(Voc=0.61 v,Jsc=10.99 mA/cm2, FF=0.49),1.79％(Voc=0.62 V,Jsc=10.11 mA/cm2,FF=0.47)和2.7