【摘 要】
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聚合物太阳能电池由共轭聚合物给体/C60受体的共混膜夹在ITO导电玻璃电极和金属电极之间所组成,具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制成柔性器件等突出优点.但当前存在的主要问题是其光电能量转换效率较低(文献报道最高效率仅5﹪),这主要是由于共轭聚合物的吸收谱带较窄(太阳光利用率低)和电荷载流子迁移率低.为了得到在可见区具有宽吸收的共轭聚合物,我们设计和合成了一系列的支链共轭聚合物1-3,其中共轭支
【机 构】
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中国科学院化学研究所,有机固体重点实验室,北京,100080
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聚合物太阳能电池由共轭聚合物给体/C60受体的共混膜夹在ITO导电玻璃电极和金属电极之间所组成,具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制成柔性器件等突出优点.但当前存在的主要问题是其光电能量转换效率较低(文献报道最高效率仅5﹪),这主要是由于共轭聚合物的吸收谱带较窄(太阳光利用率低)和电荷载流子迁移率低.为了得到在可见区具有宽吸收的共轭聚合物,我们设计和合成了一系列的支链共轭聚合物1-3,其中共轭支链包括苯乙烯、噻吩乙烯和齐聚噻吩链段,共轭主链包括聚噻吩和聚噻吩乙烯.对这些材料的热稳定性、电化学特性和吸收光谱特性进行了表征.通过改变支链的长度和数量,我们获得了吸收光谱覆盖从350nm到650nm的两维共轭聚噻吩衍生物和吸收光谱覆盖从350nm到750nm整个可见光区的两维共轭聚噻吩乙烯衍生物.使用这种材料与可溶性C60衍生物PCBM共混(重量比1∶1)制备了聚合物太阳能电池,其中一种含二(噻吩乙烯)支链的两维共轭聚噻吩和PCBM共混的光伏电池在模拟太阳光AM1.5,100mW/cm2下的能量转换效率达到3.18﹪,比同样实验条件下当前公认最好的光伏聚合物P3HT的效率提高了38﹪.另外,为了得到高空穴迁移率的共轭聚合物材料,我们设计和合成了一种带苯乙烯共轭桥连的交联型两维共轭聚噻吩4,通过空间电荷限制电流方法测量了聚合物的空穴载流子迁移率,发现含5﹪共轭桥连的聚噻吩衍生物的空穴迁移率比未交联的线型聚噻吩提高了两个数量级,光伏性能也有明显提高.
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