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利用有机光伏技术以较低成本将太阳能转化为电能,是有效利用太阳能的一个重要途径。聚合物太阳能电池(Polymer Solar Cells)具有低成本、可滚动印刷加工、柔性、轻薄以及容易大面积制备等优势,并且其分子结构便于设计成为近年来太阳能电池领域的研究热点。为了提高有机太阳能电池的光电转化效率,设计和合成具有良好的光物理和电化学性能的共轭聚合物仍然是科研工作者的核心任务。本文主要围绕给体(D)-受体(A)型共轭聚合物的合成设计,并对其物理性质,光学性质与光伏性能进行表征,期望得到性能优异的活性层电子给体材料。本文内容如下:1.第二章,我们设计了三种基于1,1-二辛基-3,4-二苯基-2,5-双(5-溴-2-(4,7-二噻吩-2基-2,1,3-苯并噻二唑))噻咯(HSTBT:tetraarylsilole衍生物)作为acceptor单元的D-A型共轭聚合物,并对其物理性质,光学性质和光伏性能进行了表征。三种聚合物的失重温度均在400°C以上,表现出了良好的热稳定性。聚合物在可见光和近红外区域内均表现出了很宽的光谱吸收(300 nm-850 nm)。HOMO能级低于5.1 e V,LUMO能级高于3.7e V。与受体材料PC61BM的能级相匹配。活性层为PDTBDT-HSTBT/PC61BM(1:2)共混下,通过倒置光伏器件(ITO/PFN/PDTBDTHSTBT:PC61BM/Mo O3/Ag)优化得到的光电转换效率为3.24%。是目前已经报道的基于tetraarylsilole单元作为活性层主体材料的效率最高的聚合物。2.第三章,我们基于苯并二噻吩(BDT)单元的最新进展,把硫原子引入支链烷基噻吩中做为donor单元,以吡咯并吡咯二酮(DPP)和异靛蓝(ID)衍生物作为acceptor单元,通过改变了DPP和ID中的柔性链来调整聚合物的溶解性,合成了四种聚合物P1,P2,P3和P4。对四种聚合物的物理性能和光学性能分别进行了研究,聚合物均表现出了良好吸光能力。基于DPP单元较强的缺电子特性,使得合成的聚合物P1,P2吸收很宽,均表现出较窄的能带间隙,均在1.3 e V左右。而基于ID聚合物的HOMO能级则在5.4 e V左右,与理想聚合物HOMO能级相近。P2,P4的分子量虽然得到明显改善,但通过器件光伏性能测试,过长的柔性链可能会引起聚合物空间位阻的增加,阻碍了在溶液加工时的激子分离与扩散,极大的影响了聚合物的短路电流。目前P1与P3的器件转化效率分别为3.86%和3.63%。3.第四章,我们根据第三章的设计思路,在BDT-TS单元的4.8位设计了两条柔性链,正辛基(n-C8)与2-乙基己基(EH),作为donor单元,以萘二并噻二唑(DTNT)作为acceptor单元,分别设计合成了两个聚合物BDT-TS1-DTNT和BDT-TS2-DTNT。萘二并噻二唑是由两个苯并噻二唑单元(BT)并联而成,有着出色的吸电子能力,更强的平面性与电荷迁移率,并能降低光学带隙,在萘二并噻二唑的环上修饰了两个大烷基链取代的噻吩以平衡溶解性与平面性。对两个聚合物进行了热学,光学,电化学,光伏性能与表面形貌的测试,PDT-TS2-DTNT的光电转化效率已经超过了5%。