基于苯并二噻吩的新型共軛聚合物的合成及其光伏性能研究.pdf

1、D-A型共軛聚合物給體材料的設(shè)計(jì)、合成及其光電性能的調(diào)控是目前聚合物太陽(yáng)能電池（PSCs）領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和焦點(diǎn)。本論文以獲得新型高效的聚合物給體材料為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)并合成系列基于苯并二噻吩（BDT）的新型D-A結(jié)構(gòu)的共軛聚合物光伏材料。詳細(xì)研究了各體系D-A共軛聚合物的光物理、電化學(xué)和光伏性能。主要開展了以下兩個(gè)方面的研究工作：
　　1．設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)基于BDT和噻吩取代的聯(lián)二噻唑單元的D-A共軛聚合物PEHBDT-BTz和POD

2、BDT-BTz。重點(diǎn)研究了BDT上的不同烷基和聯(lián)二噻唑上的共軛噻吩側(cè)鏈對(duì)共聚物吸收光譜、前線分子軌道能級(jí)和光伏性能的影響。結(jié)果表明聯(lián)二噻唑上的共軛噻吩側(cè)鏈的引入可拓寬共聚物的吸收光譜、降低帶隙和HOMO能級(jí)?；趦蓚€(gè)共聚物的PSCs的能量轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到3.71％和2.92%。
　　2．設(shè)計(jì)并合成了系列基于苯并二噻吩-4,8-二酮的新型D-π-A共軛聚合物PBDT-AT,PDTS-AT,PBDT-TT和PDTS-TT。詳細(xì)研究了該

3、系列共聚物中不同給電子單元（D）和π共軛橋?qū)ζ涔馕锢?、電化學(xué)、空穴遷移率和光伏性能的影響規(guī)律。光物理和電化學(xué)性質(zhì)研究表明，該系列共聚物均表現(xiàn)出寬的吸收光譜和合適的前線分子軌道能級(jí)。以BDT作為給體單元的共聚物比DTS的表現(xiàn)出更寬廣且紅移的吸收光譜。另外，在該系列D-π-A聚合物中π橋?qū)OMO能級(jí)的影響比給體單元影響效果更明顯。制備了基于所合成的共聚物的PSCs，其中共聚物PBDT-AT表現(xiàn)出最好的光伏性能，最高的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.9