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化学学报 2012年第23期70卷 2433-2439页

作者：李新炜赵斌曹镇财沈平谭松庭湘潭大学化学学院与教育部环境友好化学与应用重点实验室湘潭411105 湖南省高校先进功能高分子材料重点实验室湘潭411105 高分子材料应用技术湖南省重点实验室湘潭411105

以缺电子的1,2,4-三氮唑衍生物作为拉电子结构单元(A),以富电子的噻吩或苯并二噻吩衍生物作为推电子结构单元(D),通过Stille偶联聚合的方法,合成了三种主链型D-A(推-拉电子结构)的交替共聚物PT-TZ,PB-TZ和PB-TTZT.不同富电子结构单元可... 详细信息

以缺电子的1,2,4-三氮唑衍生物作为拉电子结构单元(A),以富电子的噻吩或苯并二噻吩衍生物作为推电子结构单元(D),通过Stille偶联聚合的方法,合成了三种主链型D-A(推-拉电子结构)的交替共聚物PT-TZ,PB-TZ和PB-TTZT.不同富电子结构单元可使其聚合物表现出不同的光物理性能和光伏性能.嵌入较多的噻吩单元,可有效增大聚合物主链的共轭长度,拓宽其吸收光谱,因此,聚合物PB-TTZT的光伏性能明显优于另外两种聚合物.以三种聚合物分别作为给体材料,以PC61BM作为受体材料,制备了聚合物太阳能电池(PSCs),其中,基于PB-TTZT的PSCs器件在AM 1.5G模拟太阳光条件下的光电转换效率为1.18%.

关键词：聚合物太阳能电池 D-A共聚物缺电子基团 1,2,4-三氮唑衍生物苯并二噻吩衍生物

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基于三氮唑的D-A型共轭聚合物的合成及光伏性能研究

基于三氮唑的D-A型共轭聚合物的合成及光伏性能研究

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作者：李新炜湘潭大学

学位级别：硕士

近年来，因为低碳环保，且容易通过溶液加工过程制备出柔性轻质的太阳能电池，聚合物本体异质结太阳能电池（PSCs）因此受到了广泛关注。由于新型高性能的光伏材料的合成和器件制备工艺的优化，聚合物本体异质结太阳能电池的效率得到较... 详细信息

近年来，因为低碳环保，且容易通过溶液加工过程制备出柔性轻质的太阳能电池，聚合物本体异质结太阳能电池（PSCs）因此受到了广泛关注。由于新型高性能的光伏材料的合成和器件制备工艺的优化，聚合物本体异质结太阳能电池的效率得到较大的提高，现已超过8%。然而，要实现PSCs的实际应用，仍值得深入研究。聚合物光伏材料的吸收光谱、空穴迁移率和溶解性能对PSCs器件的性能有较大影响。为了拓宽聚合物材料的吸收光谱、增强载流子传输性能，本论文设计并合成了两类基于三氮唑的共轭聚合物，采用1H NMR、13C NMR、GC-MS对其结构进行表征，并采用Uv-Vis吸收光谱、荧光光谱、循环伏安法和电流-电压曲线测试了聚合物的光物理、电化学和光伏性能。其主要内容如下： 1．设计并合成了主链含有缺电子的三氮唑衍生物的交替共聚物PT-TZ、PB-TZ和PB-TTZT。三氮唑与不同富电子结构单元聚合得到的聚合物，其光物理性能、光伏性能具有较大差别，不同富电子结构单元可有效地调节共聚物的HOMO和LUMO能级，同时，嵌入更多的噻吩单元，可有效增大共轭主链长度，拓宽聚合物的吸收光谱，因此，基于聚合物PB-TTZT的PSCs的光电转换效率明显高于另外两种聚合物，在AM1.5G太阳光条件下，基于PB-TTZT给体材料和PC61BM受体材料的PSCs器件的光电转换效率为1.18%。 2．通过Suzuki偶联反应和Stille偶联反应合成了基于芴、噻吩和BDT与含三氮唑侧链的噻吩衍生物的交替共轭聚合物PT-TZN、PF-TZN和PBDT-TZN。吸电子基团3-硝基-1,2,4-三氮唑的引入可有效的降低聚合物的能隙。然而，由于硝基的吸电子效应过强，从而形成了分子间激基缔合物，导致激子的分离效率下降，最终影响聚合物太阳能电池的光电转换效率，以PT-TZN、PF-TZN和PBDT-TZN共聚物作为电子给体，PC61BM作为电子受体，制备了聚合物本体异质结太阳能电池器件，在AM1.5G太阳光照条件下，基于聚合物PBDT-TNZ: PCBM（1：3）PSCs器件的最大效率为1.13%。

关键词：聚合物太阳能电池本体异质结缺电子基团 1,2,4-三氮唑苯并二噻吩

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