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在光电功能材料的研究中,电致发光材料和光伏材料是两个热点的研究方向。目前,对它们的研究主要侧重合成具有良好加工性、高稳定性和高效率的光电功能材料。本文主要是从材料设计的角度出发,合成了一系列聚芴衍生物和溶液可加工的小分子光电功能材料,并探讨了其结构与光电性能的关系,具体的内容如下:
1.使用一种新的方法在聚芴上引入光和热敏感的丙烯酸酯基团,得到一种可交联的聚芴衍生物,在紫外光下照射下该聚合物的膜可以形成交联网络、不溶于普通有机溶剂。
2.为提高材料的空穴传输能力,将空穴传输性能优良的三苯胺基团引入聚芴衍生物中,得到三种聚芴衍生物。这三种聚合物的电化学研究发现,三苯胺引入主链和侧链后HOMO能级有所提高,而且主链引入三苯胺比侧链引入三苯胺更能有效地提高聚合物HOMO能级,这有利于空穴的注入和传输。
3.使用改进的Suzuki反应得到一种新的以三苯胺为核,支链中含有噁二唑基团的超支化聚合物,三苯胺与噁二唑基团的引入,使得聚合物具有更低的电离势和更高的电子亲和能,这对平衡空穴和电子的注入有利。这种超支化聚合物的三维空间结构有效地抑制了聚合物分子间聚集体/激基复合物的出现。
4.采用Heck反应合成了三种具有D-A结构的以三苯胺为核、苯并噻二唑为臂的星形化合物,这些材料可溶丁.常用有机溶剂。这三种星形化合物在可见区都有较宽的吸收,有希望用作光伏器件的受体材料。
5.采用Heck反应合成了网种含三苯胺和二氰基毗喃的线形化合物,这四种化合物都溶于普通的有机溶剂。在分子中引入给电子的烷氧链和烷基链,不仅能提高其溶解性,而且拓宽了其吸收光谱。以DCM-Th-TPA为给体,PCBM为受体制备的本体异质结型的光伏器件,能量转换效率(η)达到0.43%。
6.采用Heck反应合成了两种含三苯胺和二氰基吡喃的具有D-B-A-B-D结构的两臂和星形化合物。星形化合物与两臂化合物相比,共轭程度更高,具有更宽的吸收光谱,更窄的带隙。以两臂化合物为给体,PCBM作为电子受体制备的本体异质结型的光伏器件,开路电压(Voc)为0.65 V,短路电流为(Isc)为0.96mA/cm2,填充因子(FF)为35%,能量转换效率(η)为0.27%。能量转换效率还有待进一步通过器件的优化以及材料的提纯来提高。