基于异靛蓝的窄带隙共聚物的合成及其光伏性能

【摘要】：研究表明,给-受体交替型共轭聚合物是提高有机聚合物太阳能电池光电转换效率的最重要策略之一,我们可以通过调节给体单元或受体单元来提高共聚物的光电性能。异靛蓝在2010年首次被应用于小分子给体光伏材料后,短短三年内,基于异靛蓝共聚物的光电转换效率超过了7%[1]。异靛蓝在场效率晶体管中的应用也得到了长足的发展,目前,基于异靛蓝的共聚物空穴迁移率已达到3.62 cm2/Vs;电子迁移率也已经超过了1 cm2/Vs。这是由于异靛蓝中含有两个酰亚胺环,使其具有较强的吸电子能力;另外,它具有刚性的共平面结构、高的光吸收系数和高的迁移率等优良特性。在这里,我们以异靛蓝为受体单元,以具有较大共平面结构的Indacenodithiophene(IDT)为给体单元,合成了PIDTID和PIDTDTID两种窄带隙共聚物(见Fig.1a)。紫外-可见吸收表明两种聚合物在固态膜中的吸收边分别位于738 nm和740 nm处,光学带隙分别为1.68 eV和1.67 eV。电化学研究表明PIDTID的起始氧化、起始还原电位分别位于1.15 V、-0.77 V,按照经验公式计算出的HOMO、LUMO能级分别为-5.55eV、-3.63 eV;PIDTDTID的起始氧化、起始还原电位分别位于1.04 V、-0.75 V,HOMO、LUMO能级分别为-5.44 eV、-3.65 eV。