聚噻吩衍生物共轭桥联二维网络结构设计及带隙和空穴迁移率的调控

为减少本体异质节光伏电池活性层中死端的产生，设计并合成共轭桥联二维规整及非规整网络结构聚噻吩类光伏材料。通过对交联剂、单体类型及配伍等的调变，调控聚合物带隙及空穴迁移率。二维网络的形成，使得受体分子可进入网孔，增加D/A接触，减少死端及实现给体、受体双连续状态，提高光电转换效率。通过引入长链取代基提高聚合物溶解性。将N=N基团及酞菁结构引入共轭链中，增大吸收波长及吸收系数，降低带隙。本项目拟设计、合成的聚噻吩类光伏材料兼顾了可溶性、带隙降低及载流子迁移率提高三个方面。研究构效关系，优化结构设计，制备出低带隙、高空穴迁移率及溶解性好的共轭桥联二维网络结构聚噻吩衍生物类光伏材料。

聚合物光伏电池的组装主要采用本体异质节（Bulk Heterojunction Solar Cell ）结构，由给体材料（Donor）与受体材料(Acceptor)混合构成的活性层是电池的关键部分，给体材料通常选用聚噻吩类化合物。尽管影响光电转化效率的因素很多，然而给体材料结构的改进最为关键。本项目设计并合成了多个新型结构的聚噻吩衍生物，如含联苯结构聚噻吩衍生物；含偶氮苯结构聚噻吩衍生物；含咔唑结构聚噻吩衍生物；将受体单元苯并噻二唑引入共轭链合成含苯并噻二唑结构单元聚噻吩衍生物；合成含受体单元吡咯二酮结构单元的聚噻吩衍生物，探讨聚噻吩衍生物结构对其光/电性质的影响。偶氮基引入共轭链中，降低聚合物带隙，吸电子性的受体单元引入聚合物，构成D-A-D结构降低带隙。Silole作为给体单元引入聚噻吩衍生物结构中降低带隙。聚噻吩衍生物带隙较低。设计合成对称及非对称型卟啉化合物，并进一步合成不同结构的规整、非规整二维网络结构及线型结构中含卟啉结构单元的聚噻吩衍生物以及含卟啉结构的线性共轭高分子聚合物，探讨其光/电性质。含卟啉结构的聚合物带隙较低，然而溶解性还需进一步提高。选取部分合成得到的聚噻吩衍生物作为给体材料制备光伏器件，研究了其光电性能。