苝二酰亞胺聚合物電子受體的合成及性能研究

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1、摘要捅要有機聚合物太陽能電池是近二十年來發(fā)展起來的新型太陽能電池，具有低成本、超薄、重量輕、制作工藝簡單、可制備大面積柔性器件等突出優(yōu)點，但其發(fā)展受其低效率的制約。而其效率低下的主要原因是光伏材料吸收波段不寬及載流子遷移率低?；ǘ啺烦Ｓ米饔袡C受體光伏材料，本論文把花二酰亞胺優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光電特性與聚合物材料的可加工性及柔韌性相結合，制備含有花二酰亞胺聚合物光伏材料。1．通過對花四酸酐的l，7位溴化及亞胺化，合成了一種新型的1，7位二溴代花二酰亞胺單體。利用這種單體分別與5，5’．二．三丁基錫基二噻吩并噻吩、5，5’．二乙炔基二噻吩并

2、噻吩、1，4．對苯二炔、二．(三丁基錫基)乙炔和l，4．對苯二硼酸丙二醇酯，分別進行Stille耦合反應、Sonogashira耦合反應和Suzuki耦合反應，合成了五種新型聚合物PDTT、P冊、PTB、PT和PB。2．合成了五種新的卟啉單體。利用卟啉二炔與一種新合成的1，7一溴代花二酰亞胺單體通過Sonogashira耦合反應合成了一種新的給體一受體型聚合物PTP。3．用1HNMR、¨CNMR、質譜、元素分析和GPC、TGA、DSC、紫外一可見吸收光譜、循環(huán)伏安法等方法對上述單體和聚合物進行了表征。TGA和DSC結果表明聚合物具有良好的

3、熱穩(wěn)定性；紫外一可見吸收光譜顯示聚合物在可見光范圍內(nèi)有很強的吸收；循環(huán)伏安數(shù)據(jù)表明聚合物是典型的電子傳輸材料，具有較低的HOMO．LUMO能級帶隙。4．制備了聚合物PDTT和PTDTT的有機薄膜晶體管，測得二者的電子遷移率分別為3．1x104cnl2V-1s。1和7．1x10。5cm2V一1s～。5．制備了以駝二酰亞胺聚合物PDTT和PTI)Tr為電子受體，以P3HT為電子給體的全聚合物太陽能電池。在AMl．5，100mW／cm2的光照下，電池能量轉化效率分別為0．43％和0．51％。關鍵詞：花二酰亞胺；聚合物太陽能電池；Stille耦合

4、；電子受體Abs仃actAbstractPolymersolarcells(PSCs)haveattractedconsiderableattentionduetotheirpotentialforuseinlow—cost，light-wei曲t，solution-processable，andflexiblelarge-areapanels，sincethediscoverofthisnewtypeofsolarcells，lasttwentyyearsago．However,thechallengeforPSCsisrelative

5、lylowpowerconversionefficiencyduetolimitedabsorptionandlowchargecarriermobilityoforganicphotvoltaicmaterials．Perylenediimidesarewidelyusedasacceptormaterialsinorganicphotvoltaicmaterials．Theyhaveexcellentthermalstability，largeelectronaffinityandhighelectronmobility．We塒edt

6、ocombinetheseadvantagesofperylenediimideswithprocessabilityandflexibilityofpolymers，synthesizesnewpolymerscontainingperylenediimidesasphotvoltaicmaterials．1．AnewmonomerofMⅣ一bis(3，4，5一tri-dodecyl-phenyl)·1，7一dibromoperylene3，4，9，10一tetracarboxylicaciddiimideWassynthesized。

7、Fivepolymers，namedasPDTT，PTDTT，PTB，PTandPB，weresynthesizedbyStille，SonogashiraandSuzukicouplingsofthismonomerwith5，5'-di(tri-n—butylstannyl)dithienothiophene，5，5'-di(ethynyl)dithienothiophene，1，4-diethynylbenzene，bis(tri-n-butylstannyl)acetyleneandbenzene-1，4-bis(boronica

8、cid)propane—l，3一dioildiester．2．Anewkindsofporphyrinanditsderivativesweresynthesized．Anewtypeofdo