论文部分内容阅读
从聚合物能带隙工程的原理出发,设计和合成了一系列可溶性的低能带隙聚合物、侧链含有电子与空穴传输单元的低能带隙聚合物以及侧链含有卟啉单元的低能带隙聚合物,并探讨了它们对聚合物太阳能电池的光谱敏化作用。同时,通过化学接枝的方法,设计和合成了一系列侧链含有卟啉、多壁纳米碳管（MWNT）单元的PPV衍生物,制备了基于卟啉一多壁纳米碳管复合体系的新型电子受体,并尝试用纳米碳管来修饰ITO电极。 以3,4—二硝基噻吩作为电子受体,噻吩、苯单元作为电子给体,制得了主链中同时含有醌式结构和电子给体一受体交替单元的低能带隙聚合物PDTNTBQ,其光学能带隙为1.46eV、电化学能带隙为1.77eV。 通过将苯阻隔单元引入到聚合物的主链,制备了一系列具有良好溶解性的聚芳杂环次甲基聚合物。吸收光谱、电化学分析表明,当苯环侧链取代单元从氢、甲基、丁氧基增加至辛氧基和癸氧基时,聚合物在400-800nm范围内的吸收逐渐增强,对应聚合物的能带隙呈降低的趋势;当苯环取代基大于癸氧基,由于位阻效应等因素,聚合物的能带隙又出现升高的趋势。其中,对于含辛氧基、癸氧基取代苯环的聚合物PDTDOBQ、PDTTenBQ,它们分别具有1.40eV、1.45eV的光学能带隙。此外,通过两个苯环的引入,也可使对应的聚芳杂环次甲基聚合物获得了良好的溶解性和较低的能带隙。 通过调节单体的投料比,合成了一系列侧链具有噁二唑电子传输单元、三苯胺空穴传输单元的低能带隙聚合物PBTBQ—Oid—co—PBTBQ-An。它们在500-800nm范围内具有强烈的光学吸收,其光学能带隙在1.34-1.44eV之间,电化学能带隙在1.64-1.77eV之间。电化学分析表明,随着聚合物侧链中噁二唑单元比例的增加,对应聚合物的初始氧化电位(E0ox)、初始还原电位(E0red)大体上呈增加的趋势,而其HOMO能级、LUMO能级则呈下降的趋势。基于这些低能带隙聚合物的光伏器件,随着聚合物侧链中噁二唑单元比例的增加,其对应的短路电流、能量转换效率总体上也逐渐增加。其中,PBTBQ-Oid-co-PBTBQ-An（122）/MEH-PPV/PCBM（1/1/4,wt%）器件具有最大能量转换效率0.0017%,其开路电压