中国化学会第32届学术年会
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侧链微调法开发非卤化溶剂加工的光伏聚合物
王薇 李鑫 梁永晔*

分会

第二十六分会:有机光伏材料与器件

摘要

非卤化溶剂由于环境友好性,更适合聚合物太阳能电池(PSCs)的大规模生产。然而,目前非卤化溶剂制备的器件光伏性能普遍低于卤化溶剂制备的器件。结构微调可以有效地优化有机光伏材料的能级、溶解度、载流子迁移率和形貌等性质,对提高非卤化溶剂加工的PCSs光伏性能具有重要意义。在此,我们基于苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)-噻吩[3,4-c]并吡咯-4,6(5H)-二酮(TPD)的给体聚合物,通过在BDT单元上引入不同的侧链对材料性质进行微调以开发高效的有机光伏材料,实现非卤化溶剂加工的高性能PCSs。 (1)基于4-烷基-5-(2-乙基己基)噻吩侧链修饰BDT,分别以甲基、乙基和正己基为4-烷基合成了聚合物PMT49、PET52和PHT53。与无4-烷基侧链的聚合物PTh37相比,4-烷基的引入可以提高聚合物溶解度以及器件开路电压。而PMT49在共混膜中具有更高的电荷迁移率和更优异的形貌。以ITIC为受体、甲苯为溶剂制备的PMT49器件效率为12.0%,优于其他聚合物体系。进一步合成了具有4-甲基-5-(2-乙基己基硫)噻吩侧链的PMT50,与Y6(BO)以三甲苯为溶剂制备的器件效率达到15.1%[1]。 (2)基于4-硫甲醚-5-(2-乙基己基)噻吩(MTT)修饰BDT,合成聚合物给体PMTT56。其能级低于4-甲氧基噻吩修饰的聚合物PMOT39或无4-烷基的聚合物PEHTT。PMTT56具有更强的链间相互作用和更高的空穴迁移率,并且溶解度优于PEHTT。以IT-2F为受体、甲苯为溶剂制备的PMTT56器件效率为12.6%,优于其他聚合物体系[2]。最近,基于4-硫甲醚修饰的给体聚合物与Y6基受体结合,在非卤化溶剂中实现了超过16.5%的效率。

关键词

聚合物太阳能电池;非卤化溶剂;侧链微调;硫甲醚

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