共軛聚合物及有機無機復合空穴傳輸材料的制備與光電性能的研究.pdf

1、共軛聚合物具有廣泛的原料來源，良好的結(jié)構(gòu)可調(diào)控性、可制成柔性器件等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于太陽能電池和有機場效應(yīng)晶體管等電子器件中。共軛聚合物的性質(zhì)很大程度上決定了器件的性能，聚合物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化主要有主鏈調(diào)控和側(cè)鏈調(diào)控兩種方法。本文主要側(cè)重于側(cè)鏈末端功能化方法。通過側(cè)鏈末端功能化可以增加聚合物的分子聚集性，建立連續(xù)的電荷傳輸通道，有利于載流子遷移率的提高。此外，將聚合物和高導電性的碳材料復合，并對側(cè)鏈進行修飾增強聚合物與碳材料之間的相溶性性，有望

2、提高其導電性。本論文通過側(cè)鏈調(diào)控共軛聚合物與高導電性的氧化石墨烯復合用于本體異質(zhì)結(jié)的的空穴傳輸層有望提高光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。我們主要展開了以下工作:
　　1)鑒于共軛聚合物用于空穴傳輸材料的載流子遷移率較低，將共軛聚合物材料與氧化石墨烯復合有望提高其導電性。但有機聚合物和氧化石墨烯之間的相容性差，共混時易形成宏觀相分離，界面接觸不好，難以形成連續(xù)的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不利于激子的分離和電荷的傳輸。為改善其復合界面性質(zhì)，我們合成了側(cè)鏈含

3、芘的分別基于聚咔唑和聚苯并噻二吩-咔唑的聚合物PPOC和PPOCBDT。分別嘗試用聚合物與GO混合涂膜和GO+聚合物+GO三層膜兩種方式復合，發(fā)現(xiàn)混合涂膜的膜形貌較差，最后采用了三層膜的復合方式。聚合物通過芘以非共價鍵與氧化石墨烯復合，增加了其空穴傳輸性能，提高了本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。同時平面性更好的PPOCBDT與GO的復合更好，光電轉(zhuǎn)換效率較高，此外，還研究了基于PPOCBDT和不同厚度的GO對光電轉(zhuǎn)換效率的影響。

4、r>　　2)基于咔唑-吡咯并吡咯基團為主鏈單元，制備得到了一系列聚合物PCDPP、PPOCDPP和PCCDPP。其中在聚合物PPOCDPP和PCCDPP烷基側(cè)鏈分別修飾不同的稠環(huán)單元芘和咔唑基團。系統(tǒng)探索了側(cè)鏈末端功能化對聚合物光吸收性能、電化學以及光電性能和熱穩(wěn)定性等方面的影響以及結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。研究結(jié)果表明聚合物PPOCDPP與PCCDPP的分子聚集性得到了增強，形成了短程有序聚集體，最終增加了聚合物的載流子遷移率。咔唑?qū)酆衔锏?/p>

5、結(jié)晶度有抑制作用，而芘沒有影響，所以含芘的載流子遷移率為最高。
　　3)基于苯并噻二唑為受體單元，分別以咔唑以及烷基末端芘修飾的咔唑為給體單元合成了聚合物PCBT和PPOCBT。系統(tǒng)探索了側(cè)鏈末端芘修飾對聚合物光吸收性能、性能、電化學以及光電性能的影響。發(fā)現(xiàn)對于以咔唑和苯并噻二唑為主鏈單元的聚合物材料，芘基團對其性能影響較小。這可能歸因于聚合物主鏈分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移較弱，聚集較為無序，使得芘基團難以起到橋聯(lián)作用。且由于兩種聚合物和富勒