窄带隙含供受电子体的有机光伏聚合物的合成与性能研究

【摘要】：本论文的研究着重于开发出新型的用于有机太阳能电池光电活性层的聚合物。实验利用Vilsmeier-Haack甲酰化反应得到三苯胺、咔唑的双醛单体,再和双胺单体通过席夫碱反应得到聚合物,最后用花二酰亚胺衍生物封端得到新型的含供受电子体的有机光伏聚合物。表征方面,利用氢核磁共振谱、傅里叶红外谱、GPC等方法对合成的中间体和聚合物进行了结构表征；利用TG对聚合物的热稳定性进行了测试；利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安法,对聚合物的光学性质和电化学性质进行了考察；同时还利用原子力显微镜(AFM)研究了聚合物在溶剂场控制条件下的微观相态结构。 测试结果表明,所得聚合物的带隙范围在1.3-1.7eV之间,均为窄带隙共轭聚合物。TG测试发现聚合物失重5%的分解温度均在400℃以上,说明聚合物材料具有优异的热稳定性,这对于有机光电子器件的寿命和稳定性能起到至关重要的作用。紫外吸收谱图表明,花二酰亚胺衍生物的封端加入和芳环之间双键的供电子效应均使得聚合物的吸收范围加宽,从而具有更宽泛的光谱吸收范围。此外,芳环间的双键还提高了聚合物的共轭性,这对于提高电荷迁移率是至关重要的。AFM图像显示聚合物在二氯甲烷溶剂场控制下,供受电子两段(D-A两段)可以发生明显的相分离,排列规整成条带状,这种微观相态分布有利于供受电子体之间的电荷迁移。同时,所合成聚合物具有A-D-π-D-A结构,还可以作为一种优异的相容剂应用于有机太阳能电池光电活性层中。