(2-氧吲哚-3-亚基)苯并二呋喃-二酮基双缆型共轭聚合物的设计、合成及光伏应用

基本信息
批准号:51903103
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:万梅秀
学科分类:
依托单位:暨南大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
相分离迁移率受体片段双缆型聚合物(2氧吲哚3亚基)苯并二呋喃二酮
结项摘要

Double-cable conjugated polymers, which consist of electron-rich conjugated backbone and electron-deficient conjugated side chains, can be applied into single-component organic solar cells (SCOSCs) because of its intramolecular bulk-heterojunction structures. However, its low mobility, insufficiency absorption of solar spectrum and unmanageable nanophase separation scale hinder the improvement of energy conversion efficiency. In this project, (3E,7E)-3,7-bis(2-oxoindolin-3-ylidene)benzo-[1,2-b:4,5-b]-difuran-2,6(3H,7H)-dione(BIBDF) with large planar π-conjugation, strong electron-withdrawing ability, high mobility, is designed to be introduced to the backbone, and attached with three types of electron accepting moieties such as perylene bisimide(PBI), naphtho[2,3-b;6,7-b’]dithiophene-4,5,9,10-tetracarboxylic acid diimide(NDTDI), naphthalene diimide(NDI) via alky group to form a BIBDF based monomer which will copolymerize with bis-2-alkythiothiophene-substituted benzodithiophene (BDT-TS) at last. And the as-synthesized copolymers will be applied in SCOSCs. The influence of the number and content of PBI, NDTDI and NDI, the length of connecting unit, the type and number as well as position of halogen on benzene rings, the number of fluorine on BDT-TS, the length of alky chain on the mobility, absorption and phase separation of polymers will be investigated to explore the best way of preparation of polymers with high mobility, wide absorption, suitable phase separation. The research will be of great significance for the theoretical research and practical application of double-cable polymers in development of high efficiency SCOSCs.

双缆型聚合物集给体主链与受体侧链为一体,分子内相分离形成异质结,可以应用于单组分有机太阳能电池(SCOSCs)中,但其迁移率低、对光谱吸收不够、相分离尺度难调控阻碍了其能量转化效率的提高。本项目主要内容为:将具有大π共轭平面、强吸电能力、高迁移率的(2-氧吲哚-3-亚基)苯并二呋喃-二酮(BIBDF)引入至聚合物主链,并经烷基分别与电子传输能力优异的3类受体片段连接,再与烷硫基噻吩取代的苯并二噻吩(BDT-TS)共聚,并应用于SCOSCs中;深入研究 BIBDF基受体单元的设计合成及与受体片段的连接,与BDT-TS的共聚,受体片段种类、含量,连接基元长度,苯环上卤原子种类、数目、位置,BDT-TS上氟原子数目,侧链长度对聚合物迁移率、光谱吸收、相分离尺寸的影响,获得高迁移率、宽吸收、合适相分离尺度的双缆型聚合物,大大提高聚合物太阳电池效率,具有十分重要的作用和意义。

项目摘要

本项目按申报书任务执行顺利,完成了相关研究内容,取得了一些重要研究成果,主要涵盖以下内容:系统合成具有大π共轭平面、强吸电能力、高迁移率的不同BIBDF受体以及不同BDT-TS给体材料,并研究其对应的材料属性;通过 Stille 偶联过程合成6类BDT-TS-BIBDF聚合物,探究其聚合过程和机理;构建基于此类聚合物的有机太阳电池,探究其聚合物材料特性与不同给、受体材料的特性关系,并评估其在电池性能中的作用和内在机制;设计、制备了NiOX空穴传输层并应用于钙钛矿太阳电池,研究其材料属性与电池性能之间的特性关系;应用先进的制备技术设计、制备和优化多种金属氧化物薄膜材料,通过叠加构建全薄膜电致变色器件,探究其材料属性和器件性能之间的特性关系,通过工艺优化,调控材料属性,提升器件性能。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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