基于苯并噻二唑及其衍生物给体材料的合成及性能研究

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充分利用清洁和可再生的太阳能,在节约能源、保护环境和减轻全球能源危机方面发挥着至关重要的作用。苯并噻二唑作为强吸电子基团,不管是在给体材料还是受体材料上,都有着广泛的应用,且取得了很好的成绩。本文第二章通过stille偶联反应合成了以不同烷基链的苯并噻二唑为核,以噻吩为桥的受体单元,并将其加入W1与二维BDT的共聚体系中,合成了两个无规共聚物P1和P2。P1和P2的热分解温度分别为352℃和370℃。P1薄膜状态下吸光范围为300 nm至710 nm,在可见光区具有良好的吸收,吸收边带为680nm,光学带隙为1.82 eV,带隙在给体材料中相对较宽。P2薄膜状态下吸光范围为300 nm至681 nm,吸收边带为677 nm,光学带隙为1.83 eV。P1的HOMO能级为-5.48 eV,LUMO能级为-3.54 eV,其电化学带隙为1.94 eV。P2的HOMO能级为-5.49 eV,LUMO能级为-3.49 eV,其电化学带隙为2.00 eV。最后通过与Y6共混作为活性层制备有机太阳能电池(OSCs)器件,P1的最高能量转化效率(PCE)为14.33%,P2的最高能量转化效率为14.57%。本文第三章通过stille偶联反应合成了以不同烷基链的苯并噻二唑为A单元,噻吩为D单元的简单的D-A交替共聚物P3和P4。P3和P4的热分解温度分别为330℃和306℃。P3在薄膜状态下吸光范围为300 nm至826 nm,其吸收边带为775 nm,光学带隙为1.6 eV。P4在薄膜状态下吸光范围为300 nm至828 nm,其吸收边带为769 nm,光学带隙为1.61 eV。P3的HOMO能级为-5.45eV,LUMO能级为-3.54 eV,其电化学带隙为1.91 eV。P4的HOMO能级为-5.51eV,LUMO能级为-3.56 eV,其电化学带隙为1.95 eV。最后通过与Y6共混作为活性层制备OSCs器件,其中P3的最高PCE为7.43%,P4的最高PCE为6.58%。本文第四章通过stille偶联反应合成了两个聚合物给体P5和P6,P5的光学带隙为1.92 eV,HOMO能级为-5.52 eV,LUMO能级为-3.66 eV,电化学带隙为1.86 eV。P6的光学带隙为1.93 eV,HOMO能级为-5.44 eV,LUMO能级为-3.68eV,电化学带隙为1.76 eV。最后通过与N3共混作为活性层制备OSCs器件分别得到了10.00%和13.51%的最高PCE。
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