聚合物太陽能電池用C-,60-衍生物的合成及性能研究.pdf

1、由于有可能實(shí)現(xiàn)大面積、柔性和低成本的太陽能電池,聚合物太陽能電池受到廣泛關(guān)注.90年代以來,聚合物太陽能電池的研究工作取得了重大突破,發(fā)現(xiàn)了共軛聚合物作為電子給體,C<,60>衍生物作為電子受體的光誘導(dǎo)超快速電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,這使給體和受體之間電荷分離的量子效率大大提高,接近100﹪,為此很多科學(xué)家投入到了這種具有廣闊發(fā)展前景的聚合物太陽能電池的研究中.但是與無機(jī)太陽能電池相比,聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率還是偏低,為了進(jìn)一步提高器件的能

2、量轉(zhuǎn)換效率,使聚合物太陽能光電池實(shí)用化,研究者們進(jìn)行了很多的研究工作.該論文主要從聚合物太陽能電池中使用最為廣泛的受體材料C<,60>的化學(xué)改性出發(fā),通過在C<,60>球上引入促溶性基團(tuán)來合成具有較好的溶解性,并與共軛聚合物有較好相容性的C<,60>衍生物,通過改善器件共混活性層的形態(tài)結(jié)構(gòu)來提高聚合物太陽能電池的性能.近年來,C<,60>的化學(xué)修飾日趨成熟,合成方法日趨多樣化,但是針對聚合物太陽能電池用的C<,60>衍生物的合成卻很少報(bào)

3、道.我們采用疊氮烷烴環(huán)加成反應(yīng)和Prato反應(yīng)合成了一系列具有較好溶解性的C<,60>衍生物,并用核磁共振、質(zhì)譜、傅立葉變換紅外、循環(huán)伏安法和紫外可見光吸收等手段對其進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)這些化合物都較好的保持了C<,60>的能帶結(jié)構(gòu),進(jìn)而考察了各種促溶基團(tuán)對衍生物溶解性及與共軛聚合物的相容性的影響,并對這兩類衍生物的器件性能作了深入研究.由于小分子物質(zhì)在聚合物中具有難以克服的團(tuán)聚傾向,為了進(jìn)一步改善給體和受體的界面接觸,我們設(shè)計(jì)合成了一種C

4、<,60>和對苯亞乙烯齊聚物共價(jià)鏈接的D/A型復(fù)合物,它可以同時(shí)充當(dāng)給體和受體,但是由于初步合成的產(chǎn)物的光譜響應(yīng)和溶解性都不是很理想,從而導(dǎo)致單獨(dú)以該物質(zhì)為活性層的器件的性能不好,但是只要進(jìn)一步增加這種復(fù)合物中齊聚物部分的光譜響應(yīng),增加促溶基團(tuán)的數(shù)目,估計(jì)可以使這類物質(zhì)的器件性能有很大改善,該論文的工作為這些進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ).PCBM是目前聚合物太陽能電池中應(yīng)用最為廣泛的電子受體材料,該文在參考前人的基礎(chǔ)上成功合成了高純度的PCB