论文部分内容阅读
有机半导体材料已经成为有机电子的基石，包括光伏电池、发光二极管、场效应晶体管和电致变色器件。聚合物太阳能电池作为其中一个重要分支，因其质量轻，柔性，可卷对卷打印等特点，成为当前国内外研究的前沿和热点。当前，聚合物太阳能电池的研究主要集中在提高电池的能量转化效率，为进一步实用化打下良好的基础。
本论文主要对有机太阳能的发展过程进行了系统介绍，深入介绍了各类聚合物给体并剖析了分子结构对活性层的形貌和电池性能参数的关系。本人通过对聚合物给体材料进行化学修饰，采用多角度分子调控，实现对聚合物给体材料的光电性能、分子聚集和分子导向的精准调制，获得了多个高性能的聚合物给体材料。论文主要涉及三部分工作，具体内容如下：
（1）将具有强相互作用的苯并二呋喃（BDF）基团与常用的苯并二噻吩（BDT）基团作为中心核，将联苯硫基基团作为其修饰侧链，合成了两种给体单元BDFBPS和BDTBPS，并以吸电子单元苯并三氮唑（FTAz）为受体单元，制备了两种宽带隙的聚合物PBDFTz-SBP和PBDTTz-SBP。通过将两种材料与受体材料ITIC共混，分别研究了两种给体材料与受体ITIC的光伏性能。结果表明，苯并二呋喃修饰的聚合物给体材料显示出更优异光伏性能。
（2）将三种不同尺寸的侧链基团苯、萘、联苯引入到BDT单元上去构建不同的给体聚合物。通过与吸电子单元1,3-二（5-溴-噻吩-2-基）-5,7-二（2-乙基己基）-苯并[1,2-c：4,5-c]二噻吩-4,8-二酮进行D-A共聚，制备了三种不同的聚合物给体材料PBDB-Ph，PBDB-Na，PBDB-BPh。将三种材料与受体材料ITCPTC混合，所制备的器件PBDB-Na：ITCPTC显示出较好的光伏器件性能，其能量转化效率超过了12%。
（3）在苯并二噻吩（BDT）侧链苯环上同时引入硫原子和氟原子，合成了一种具有较低最高占据轨道能级的给体聚合物PBTA-PSF，相比于只有硫原子修饰的聚合物PBTA-PS。该聚合物与ITIC基于的电池器件，获得了超过1.0V的开路电压并取得了接近14%的能量转化效率。
本论文主要对有机太阳能的发展过程进行了系统介绍，深入介绍了各类聚合物给体并剖析了分子结构对活性层的形貌和电池性能参数的关系。本人通过对聚合物给体材料进行化学修饰，采用多角度分子调控，实现对聚合物给体材料的光电性能、分子聚集和分子导向的精准调制，获得了多个高性能的聚合物给体材料。论文主要涉及三部分工作，具体内容如下：
（1）将具有强相互作用的苯并二呋喃（BDF）基团与常用的苯并二噻吩（BDT）基团作为中心核，将联苯硫基基团作为其修饰侧链，合成了两种给体单元BDFBPS和BDTBPS，并以吸电子单元苯并三氮唑（FTAz）为受体单元，制备了两种宽带隙的聚合物PBDFTz-SBP和PBDTTz-SBP。通过将两种材料与受体材料ITIC共混，分别研究了两种给体材料与受体ITIC的光伏性能。结果表明，苯并二呋喃修饰的聚合物给体材料显示出更优异光伏性能。
（2）将三种不同尺寸的侧链基团苯、萘、联苯引入到BDT单元上去构建不同的给体聚合物。通过与吸电子单元1,3-二（5-溴-噻吩-2-基）-5,7-二（2-乙基己基）-苯并[1,2-c：4,5-c]二噻吩-4,8-二酮进行D-A共聚，制备了三种不同的聚合物给体材料PBDB-Ph，PBDB-Na，PBDB-BPh。将三种材料与受体材料ITCPTC混合，所制备的器件PBDB-Na：ITCPTC显示出较好的光伏器件性能，其能量转化效率超过了12%。
（3）在苯并二噻吩（BDT）侧链苯环上同时引入硫原子和氟原子，合成了一种具有较低最高占据轨道能级的给体聚合物PBTA-PSF，相比于只有硫原子修饰的聚合物PBTA-PS。该聚合物与ITIC基于的电池器件，获得了超过1.0V的开路电压并取得了接近14%的能量转化效率。