用于太阳能电池的（噻吩-苯-噻吩）基窄带隙聚合物的性能研究-论文.pdf

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1、第14卷第2期兰州石化职业技术学院学报Vo1．14No．22014年6月JournalofLanzhouPetrochemicalCollegeofTechnologyJun．，2014文章编号：1671—4067(2014)02—0006—05用于太阳能电池的(噻吩一苯一噻吩)基窄带隙聚合物的性能研究术苏雪花，李薇，王守伟(兰州石化职业技术学院石油化学工程系，兰州甘肃730060)摘要：采用Stilling偶合反应合成了噻吩一苯一噻吩和2，5一二(三甲基锡)基噻并[3，2一b]噻吩窄带隙交替共轭聚合物PT一bT(Eg=2．

2、03eV)。所得聚合物具有良好的热稳定性、溶解性及成膜性能。共聚物在四氢呋喃中和固体薄膜中的光致发光发射峰分别为566nm和583nm。最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)值分别为一5．29eV和一3．01eV。在模拟太阳光照AM1．5(89mW·cm)下，基于FrFr—bT：PC，。BM(1：4)共混膜的光伏器件的光电转换效率(PCE)为2．99％，开路电压(Voc)为0．80V，短路电流(Jsc)为6．97nlA,／cm，填充因子为0．48。关键词：共轭聚合物；窄带隙；太阳能电池材料中图分类号：T

3、M914．4文献标识码：A聚噻吩具有电导率高、环境稳定性好、成膜性好、禁带宽度小、迁移率高等特点，是目前应用最广1实验部分泛的一种高效率聚合物光伏材料¨J。目前，比较成功的聚噻吩类材料为聚3一己基噻吩(P3HT)，其1．1原料与试剂光伏器件的能量转换效率已经达到5％_6-sj。因此镁屑、碘、四丁基溴化铵、邻二氯苯、亚硫酸氢钠基于噻吩类聚合物引起人们的广泛重视。2008年，(NaHSO)、N，N一二甲基甲酰胺、N一溴代丁二酰Chan’m等报到了一系列新的基于噻吩一苯一噻吩亚胺(NBS)为市售分析纯；1一溴辛烷(cHBr)、正丁

4、基锂(n—BuLi)、三甲基氯化锡(SnC1Me。)为(TPrr)的新型聚合物。基于噻吩一苯一噻吩(TPr)的衍生物具有较大的共面性，将共面较大的共轭基Aldrich公司产品；三苯基膦氯化钯(Pd(PPh)C1：)、三苯基膦四络合钯(Pd(PPh，))为团T引入到聚合物中形成共面性较大的共轭键，TCI公司产品。使得分子内部表现出更强的耵一耵作用，从而使聚1．2表征设备与仪器合物的耵共轭程度更高及具有显著的更高迁移率。HNMR谱：BrukerDRX核磁共振仪(400MHz、另一方面，Mcculloch⋯等将噻并[3，2一b]噻

5、吩单300MHz)；GC—MS：TRANCE2000气相色谱／质谱仪元引入到聚噻吩类的聚合物中发现，噻并[3，2一b](FiuniganCo．)；元素分析：VarioEL元素分析仪噻吩的离子势相对于噻吩环而言较低，从而可能使(ElementarCo．)；光致发光光谱：970CRT荧光分光得到的聚合物相对于噻吩基团聚合物的最高占据轨光度计(SpectroCo．)；UV—vis谱：uV一2550紫外道能级要低一些，而这有利于基于噻并[3，2一b]噻一可见分光光度计测得。吩单元聚合物的太阳能电池的开路电压得到提高，1．3单体及聚合

6、物的合成更适合作为太阳能电池材料。1．3．1单体的合成1)单体对溴辛烷氧基苯的合成本文获第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖向250ml三口瓶中加入对溴苯酚(17．3g，收稿日期：2014—03—270．1mo1)，氢氧化钾(33．6g，0．6too1)，四丁基溴化铵作者简介：苏雪花(1984一)，女，甘肃白银人，助教，硕士．(1．0g)，1一溴辛烷(25．09g，0．13too1)。之后加入苏雪花，李薇，王守伟．用于太阳能电池的(噻吩一苯一噻吩)基窄带隙聚合物的性能研究·7·20ml蒸馏水，120ml甲苯

7、，反应回流过夜。冷却后加石油醚：V乙酸乙酯=30：1)，得白色固体(产率，水淬灭，分出有机相，水相用石油醚萃取，有机相用30％)。饱和食盐水洗涤，无水MgSO干燥。蒸出溶剂后，化合物DBrTPT的合成路线如图1所示。减压蒸馏得产物(产率，90％)。，i；=、C．H"酐射KOt-U0~_(墨>I／⋯2)化合物4的合成①2，5一二噻吩基对苯二甲酸乙酯(化合物1)一将制备好的2一溴噻吩的格氏试剂30ml(1mol／L)冷却至0~C，氩气保护下，将无水氯化锌溶于30ml无水THF中，0~C下加入到事先制备好的格氏试剂中反应半小时后，

8、将2，5一二溴对苯二甲酸乙酯(4．38g，11．5mmo1)和Pd(PPh3)4(266mg，雌r—，H0_R2mo1％)溶于lOOml无水THF中进行反应中，反应—一：r～Ho—d加热回流过夜。反应完毕，冷却至室温加水淬灭，分0．出有机相，水相用乙酸乙酯萃取2次，合并有机相并用饱和食盐水