可交聯(lián)共軛聚合物光伏電池及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、聚合物太陽能電池由于其重量輕、成本低、可溶液加工并可在柔性襯底上大規(guī)模生產(chǎn)，而受到廣泛關注。目前，聚合物太陽能電池的能量轉換效率還相對較低，器件的穩(wěn)定性也不好，這在很大程度上限制了它的應用與發(fā)展。本文通過合成不同的給體和受體材料，來研究分子的結構對活性層微觀形貌以及光伏器件性能的影響。主要內容如下:
　　 本文首先設計合成了一種新型的穩(wěn)定的光交聯(lián)的含氰基聯(lián)苯的側鏈型液晶聚噻吩電子給體材料聚{3-[6-（4'-氰基-聯(lián)苯氧基）己基

2、]噻吩基噻吩-alt-3-(6-溴己基)噻吩}(PTcbpTT)。氰基聯(lián)苯的各向異性效應可以誘導聚合物PTcbpTT取向形成有序的微觀形貌，同時使紫外吸收光譜發(fā)生紅移并增加光致發(fā)光。把聚合物與[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)復合薄膜進熱處理之后，形成納米尺寸的微觀相分離形貌。此外，制備了以PTcbpTT/PCBM(1∶1 wt.％)為活性層的體相異質結太陽能電池。與未處理的器件相比，在液晶態(tài)退火之后器件的光電轉換效率從0.

3、5％增加到1.2％，它的短路電流和填充因子也明顯增加，這是因為形成了利于電荷傳輸?shù)挠行虻奈⒂^通道。與未經(jīng)過紫外光照的PTcbpTT/PCBM器件相比，光交聯(lián)后的器件在150℃的高溫下加熱兩天仍然很穩(wěn)定，這表明光交聯(lián)結構可以有效的抑制大面積的相分離。
　　 然后，本文設計了利用乙烯基團功能化的窄帶隙共聚物聚{4，8-雙(2-乙基己基氧基)苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩-alt-4，6-噻吩并[3，4-b]噻吩-2-基-2-

4、乙基己烷-1-酮-alt-4，8-雙（辛-7-烯-1-基氧基）苯并[1，2-b∶4，5-b']二噻吩}(PBDTTT-V)和富勒烯衍生物[6，6]-苯基-C61-丁酸癸-9-烯-1-基酯(PCBD)形成雙交聯(lián)的體系來提高體相異質結太陽能電池的熱穩(wěn)定性。通過紫外吸收光譜研究薄膜在有機溶劑中的不溶解性，來證明分子的乙烯基團在熱處理條件下發(fā)生交聯(lián)反應。與不交聯(lián)的異質結和單交聯(lián)的異質結相比，無論含不含PCBM的雙交聯(lián)異質結在150℃加熱8h后仍

5、然保持穩(wěn)定的良好的微觀形貌，有效的抑制了由富勒烯團聚而引起的大面積的相分離現(xiàn)象。雖然單交聯(lián)的PBDTTT-V/PCBD器件的穩(wěn)定性比不交聯(lián)的異質結器件高，但是在150℃加熱8h后器件的能量轉換效率降為初始效率的一半。相比而言，雙交聯(lián)器件的穩(wěn)定性明顯增強，基于PBDTTT-V/PCBM/PCBD的器件的效率保持了初始效率的60％，而PBDTTT-V/PCBD的器件仍有79％。值得注意的是基于PBDTTT-V/PCBM/PCBD器件的效率與