苝二酰亚胺聚合物电子受体的合成及性能研究

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1、摘要捅要有机聚合物太阳能电池是近二十年来发展起来的新型太阳能电池，具有低成本、超薄、重量轻、制作工艺简单、可制备大面积柔性器件等突出优点，但其发展受其低效率的制约。而其效率低下的主要原因是光伏材料吸收波段不宽及载流子迁移率低。花二酰亚胺常用作有机受体光伏材料，本论文把花二酰亚胺优异的热稳定性和光电特性与聚合物材料的可加工性及柔韧性相结合，制备含有花二酰亚胺聚合物光伏材料。1．通过对花四酸酐的l，7位溴化及亚胺化，合成了一种新型的1，7位二溴代花二酰亚胺单体。利用这种单体分别与5，5’．二．三丁基锡基二噻吩并噻吩、5，5’．二乙炔基二噻吩并

2、噻吩、1，4．对苯二炔、二．(三丁基锡基)乙炔和l，4．对苯二硼酸丙二醇酯，分别进行Stille耦合反应、Sonogashira耦合反应和Suzuki耦合反应，合成了五种新型聚合物PDTT、P册、PTB、PT和PB。2．合成了五种新的卟啉单体。利用卟啉二炔与一种新合成的1，7一溴代花二酰亚胺单体通过Sonogashira耦合反应合成了一种新的给体一受体型聚合物PTP。3．用1HNMR、¨CNMR、质谱、元素分析和GPC、TGA、DSC、紫外一可见吸收光谱、循环伏安法等方法对上述单体和聚合物进行了表征。TGA和DSC结果表明聚合物具有良好的

3、热稳定性；紫外一可见吸收光谱显示聚合物在可见光范围内有很强的吸收；循环伏安数据表明聚合物是典型的电子传输材料，具有较低的HOMO．LUMO能级带隙。4．制备了聚合物PDTT和PTDTT的有机薄膜晶体管，测得二者的电子迁移率分别为3．1x104cnl2V-1s。1和7．1x10。5cm2V一1s～。5．制备了以驼二酰亚胺聚合物PDTT和PTI)Tr为电子受体，以P3HT为电子给体的全聚合物太阳能电池。在AMl．5，100mW／cm2的光照下，电池能量转化效率分别为0．43％和0．51％。关键词：花二酰亚胺；聚合物太阳能电池；Stille耦合

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

5、lylowpowerconversionefficiencyduetolimitedabsorptionandlowchargecarriermobilityoforganicphotvoltaicmaterials．Perylenediimidesarewidelyusedasacceptormaterialsinorganicphotvoltaicmaterials．Theyhaveexcellentthermalstability，largeelectronaffinityandhighelectronmobility．We埘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