窄带隙苝酰亚胺类电子聚合物的合成与能级结构调控

现有聚合物太阳能电池效率过低主要是两个原因造成的：一是聚合物的吸收光谱与太阳光不匹配，无法利用长波区域的太阳光；二是聚合物的HOMO能级过高，以致电池的开路电压（Voc）远小于光子的能量。针对上述弊病，本项目拟设计与合成二类能级结构优化的窄带隙苝酰亚胺类电子聚合物，即苝酰亚胺梯形聚合物以及苝酰亚胺与给体基元交替共聚的D-A型聚合物。其中第一类聚合物是受体材料，通过扩大和加强分子内和分子间的π-π共轭效应，缩小带隙，并借助于苝酰亚胺较高的LUMO能级，加大与给体材料HOMO之间的能级差，获得大的Voc；第二类聚合物是给体材料，通过给体基元的选择和各种取代基效应，调控聚合物的能级结构和分子排列取向，使之在可见光和近红外区域内都有良好的光电响应。探索聚合物性能与结构、加工工艺间的关系，为窄带隙聚合物的分子设计和能级调控提供依据。