發(fā)布時(shí)間：2021-11-08 08:07

　　以s-四嗪作為拉電子結(jié)構(gòu)單元（A）,以二氟取代四噻吩衍生物作為推電子結(jié)構(gòu)單元（D）,并分別以2-己基癸烷基,2-辛基十二烷基,2-癸基十四烷基作為側(cè)鏈,設(shè)計(jì)并合成了三種D-A型聚合物光伏材料P（Tet-T16）、P（Tet-T20）和P（Tet-T24）。研究結(jié)果表明,具有最短烷基鏈的聚合物P（Tet-T16）表現(xiàn)出最弱的分子間π-π堆砌,而具有合適長度烷基側(cè)鏈（2-辛基十二烷基）的聚合物P（Tet-T20）具有最強(qiáng)的分子間相互作用和最有規(guī)律的分子堆砌,這更有利于載流子的傳輸。因此,基于P（Tet-T20）/PC₇₁BM的聚合物太陽能電池器件表現(xiàn)出最佳光伏性能（PCE=5.10%）。同時(shí),由于三種聚合物的HOMO能級都低于-5.56 eV,三種富勒烯PSCs器件的開路電壓(V_oc)均高于1.00 V,其中,基于P（Tet-T24）的PSC表現(xiàn)出1.04 V的高V_oc值,這是目前報(bào)道的以s-四嗪基聚合物作為給體材料的PSCs中的最高V_oc值。但過低HOMO能級與高性能非富勒烯受體的HOMO能級不匹配,... 

【文章來源】：化學(xué)研究與應(yīng)用. 2020,32(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

三種聚合物分子結(jié)構(gòu)式

熱失重測試(TGA):國產(chǎn)WRT-3P analyzer型分析儀,氮?dú)獗Ｗo(hù),升溫速率20 oC min-1;紫外可見光譜測試(UV-Vis):紫外可見光譜采用PE Lam da 25型分析儀器測試,溶液試樣以CHCl3為溶劑,采用石英比色皿為吸收池;固體薄膜采用石英片為基底;循環(huán)伏安特性(CV):在EG&G Princeton Applied Research Model 273型電化學(xué)工作站上測定,采用傳統(tǒng)的三電極體系:把聚合物溶液滴加到鉑電極上晾干成膜后作為工作電極,鉑絲作對電極,飽和甘汞電極(SCE)為參比電極,以0.1 mol L-1四丁基六氟磷酸銨的乙腈溶液為電解質(zhì)溶液,掃描速度為50 mV s-1;聚合物本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件的測量:用500 W氙燈與AM 1.5的濾光片組合作為模擬太陽光的白光光源,在器件測量處的光強(qiáng)為100 mW cm-2;J-V曲線是使用Keithley 2602進(jìn)行測量,IPCE曲線則是由Zolix DCS300PA Data acquisition system或Zolix Solar Cell Scan 100QE/IPCE measurement system測得。1.3 聚合物的合成

聚合物P(Tet-T20)和P(Tet-T24)均能溶于30 oC的三氯甲烷溶劑中,而聚合物P(Tet-T16)只能溶于100 oC的氯苯溶液中。本文采用三氯甲烷作為洗脫劑,聚苯乙烯作為標(biāo)準(zhǔn)物的Waters 1515凝膠滲透色譜儀(GPC)測定三種聚合物的分子量及其多分散性系數(shù)(PDI),測定結(jié)果見表1,從表1可知三種聚合物所合成的單體高度相似,僅僅由于噻吩單元上烷基側(cè)鏈長度不一樣,導(dǎo)致了聚合物的分子量相差加大。聚合物P(Tet-20)和P(Tet-24)的 Μ ˉ n (數(shù)均分子量)分別為74.4 kDa和66.4 kDa,而在三氯甲烷中溶解性差的聚合物P(Tet-T16)的 Μ ˉ n 僅為9.3 kDa。有機(jī)聚合物太陽能電池器件的制備要求光敏活性層材料有較好的熱穩(wěn)定性。本文采用熱失重分析儀測試了P(Tet-T16)、P(Tet-T20)和 P(Tet-T24)失重5%的溫度分別為289 oC、300 oC和401 oC(圖3,Table),表明三種聚合物均有較好的熱穩(wěn)定性,滿足制備有機(jī)太陽能電池器件對熱穩(wěn)定的要求。聚合物P(Tet-T16)的熱分解溫度明顯低于300 oC,這可能與P(Tet-T16)的分子量較低有關(guān)。聚合物分子量越高,其熱穩(wěn)定性越好,對材料的使用壽命越有利,在太陽能電池器件制備條件允許的情況下,盡量制備高分子量的聚合物材料。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synergistic effect of fluorination on both donor and acceptor materials for high performance non-fullerene polymer solar cells with 13.5% efficiency[J]. Qunping Fan,Wenyan Su,Yan Wang,Bing Guo,Yufeng Jiang,Xia Guo,Feng Liu,Thomas P.Russell,Maojie Zhang,Yongfang Li.  Science China（Chemistry）. 2018(05)
[2]C60亞甲基衍生物的制備與表征[J]. 盧駿安,王洪晶,王越,韓愛鴻.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2014(08)
[3]一種低帶隙平面分子結(jié)構(gòu)的聚合物合成[J]. 秦瑞平,蔣玉榮,劉寧.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2013(02)



本文編號(hào)：3483337