具有精确结构的苯并三氮唑类聚合物受体在全聚合物太阳电池中的应用

以苯并三氮唑(BTz)为稠合中心核单元,通过调控聚合位点设计合成了两个结构精确的聚合物受体PT1-γ和PT1-δ,并研究了聚合位点对聚合物受体的光学性能、电化学性能、载流子迁移率以及全聚合物太阳电池(all-PSCs)性能的影响.研究发现,与PT1-δ相比,PT1-γ具有更窄的光学带隙和更高的电子迁移率.选用PBDB-T作为给体,基于PBDB-T∶PT1-γ的全聚合物太阳电池获得了11.92%的能量转换效率(PCE),高于PBDB-T∶PT1-δ体系的9.68%;另外,其开路电压(VOC)为0.89 V,短路电流密度(JSC)为21.25 mA/cm2,填充因子(FF)为0.63.研究结果表明,聚合位点对基于苯并三氮唑的聚合物受体的光电性能具有显著影响,因而调控单体的聚合位点是开发高性能聚合物受体的有效设计策略.

全聚合物太阳能电池中聚合物受体的研究进展

简述了全聚合物太阳能电池的器件结构和工作原理。根据聚合物受体的结构组成模块,分别从小分子受体构建单元(包括给电子中心核与吸电子末端)和桥连单元的角度,综述了近几年聚合物受体材料的结构变化与效率发展,总结了每种结构优化手段对材料性质的影响。最后提出了聚合物受体目前仍存在的问题并展望了未来的发展趋势。

共轭聚合物受体光伏材料和全聚合物太阳电池

全聚合物太阳电池(all-PSCs)由p-型共轭聚合物给体和n-型共轭聚合物受体共混活性层夹在ITO透明电极和金属顶电极之间所构成,除具有一般有机太阳电池器件结构简单、质量轻、可以制备成柔性和半透明器件等优点外,还具有形貌和光照稳定性好及抗弯折性能高等突出特点,最近成为有机太阳电池领域的研究热点。给体和受体光伏材料的吸收互补和能级匹配是获得高效all-PSC的关键。本文将介绍n-型共轭聚合物受体光伏材料的发展历史,重点介绍最近发展的窄带隙小分子受体高分子化的聚合物受体光伏材料,基于这类聚合物受体光伏材料的全聚合物太阳电池的能量转换效率已经超过了15%。最后对共轭聚合物受体光伏材料和全聚合物太阳电池下一步的研究方向和研究重点进行了展望。

基于非平面稠环苝酰亚胺的全聚合物太阳能电池

将一种具有扭曲结构的稠环苝酰亚胺单元(FPDI-Th)和二氟苯并噻二唑(DFBT)作为单体,并在两者之间插入带有不同烷基侧链的噻吩作为桥接单元,合成了两种新的聚合物受体PPDIBT-Th与PPDIBT-Th-C6,并将其用于全聚合物太阳能电池器件。研究了烷基侧链对聚合物性质和有机太阳能电池(OSCs)器件性能的影响。结果表明:基于这两种聚合物的OSCs器件都展示了优异的光伏性能,烷基侧链的引入不仅会影响分子自身的堆积,还会影响与其共混的聚合物的固态堆积。引入适量的烷基侧链有利于活性层的整体形貌达到较好的平衡状态,提升光伏器件的性能。虽然PPDIBT-Th-C6自身分子间堆积变弱,但是PPDIBT-Th-C6和聚合物给体共混成膜之后,有效保证了给体的固态堆积,最终获得了更大的光电流(12.15 mA/cm^2)与光电转换效率(4.95%)。

不良溶剂诱导全聚合物太阳能电池活性层的表面功函变化

使用甲醇溶剂熏蒸聚(4,8-双[5-(2-乙基己基)噻吩-2-基]苯并[1,2-b;4,5-b']双噻吩-2,6-双基-{4-(2-乙基己基)-3-氟代噻吩[3,4-b]噻吩-}-2-羧基-2,6-双基)(PTB7-Th)和聚[N,N'-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘二酰亚胺-2,6-双基-并-5,5'-(2,2'-双噻吩)](N2200)二元混合的活性层薄膜,发现其活性层和镀金探针间的接触电势差从37 m V升高到160 m V,表明活性层表面功函由4.71 e V降低到4.59 e V.XPS结果表明,由于甲醇和N2200之间更强的相互作用,在溶剂熏蒸过程中有更多的N2200分子扩散到薄膜表面.扩散引起了活性层表面功函的减小,使活性层和电极之间能级更加匹配,形成了更好的欧姆接触,使器件的功率转化效率提高了10%以上.

全聚合物太阳电池研究进展

体异质结聚合物太阳电池是有机半导体太阳电池的重点研究领域,其中全聚合物太阳电池由于有着以下优点而受到广泛关注:聚合物给体和聚合物受体的光吸收可调节范围大;太阳电池器件薄膜相对稳定;与大面积、大规模制造工艺兼容性好;太阳电池器件对外界环境不敏感,稳定性高。概述了全聚合物太阳电池的研究进展,介绍了全聚合物太阳电池的工作原理和获得高性能所面临的主要问题,重点探讨了优化全聚合物太阳电池性能的方法,主要包括活性层混合形态控制、给受体聚合物分子质量调控及制备工艺优化。对全聚合物太阳电池的发展前景进行了分析和预测,全聚合物太阳电池的研究将在未来的商业应用中占据重要位置。

无规共聚型聚小分子受体聚合物的发展和应用

有机太阳能电池(OSCs)对实现低碳经济的发展具有重要意义。因其具有质轻、制备柔性、便携式设备等独特优势,具有巨大的商业开发价值。全聚合物太阳能电池(All-PSCs)凭借良好的光热稳定性及机械性能,被认为更有潜力应用于未来的柔性、可穿戴设备中。然而,目前的能量转换效率(PCE)相比基于小分子受体材料的光伏器件还相对较低,其中一个最重要的原因是缺乏高效的聚合物受体。本文首先将对发展节点以及目前应用高效率All-PSCs中的受体聚合物的研究进展进行简要介绍,随后将重点对其中通过无规共聚策略合成的聚小分子受体聚合物的优势与发展进行综述并对未来聚小分子受体聚合物的发展进行展望。

650nm波长有机-无机接枝改性聚甲基丙烯酸甲酯全聚合物热光波导开关

合成了一种新型有机-无机接枝改性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,基于材料良好的热稳定性以及光学特性,研制出一种工作于可见光650nm波段的全聚合物热光开关芯片。芯片设计采用倒脊型波导结构,可有效地实现红光信号的单模传输。在650nm波长下应用塑料光纤对热光开关进行测试,得到平均开关时间约为600μs,消光比为8.2dB,驱动功率为22.6mW。该器件可广泛用于高密度光集成系统,可见光通信及生化传感等领域。

苝二酰亚胺聚合物受体设计及在全聚合物太阳能电池中的应用

二元或多元聚合物组成的本体异质结具备高度稳定的微相分离形貌,带来潜在的器件寿命和稳定性方面的巨大优势,全聚合物活性层器件因而成为有机太阳能电池的重要发展方向和研究内容.本文系统介绍近年来苝二酰亚胺类聚合物受体的研究进展,以及将这类聚合物受体应用于全聚合物太阳能电池所取得的重要成果.通过多种不同共聚单元结构的设计和筛选、主链和侧链化学结构的调控和优化,获得了一系列性能优越的苝二酰亚胺聚合物受体,这些材料的运用大幅度地提升了全聚合物太阳能电池的能量转化效率.相关的研究数据和结果也为后续酰亚胺类聚合物受体的设计开发、全聚合物本体异质结活性层的形貌特征和光电转化机制的分析和研究,以及全聚合物太阳能电池器件性能的优化和提升提供了良好的实验基础.

基于Er^(3+)-Yb^(3+)共掺可溶性配合物的全聚合物光波导放大器

合成了一种新型Er3+-Yb3+共掺配合物Er1.2Yb0.8(PBa)6(Phen)2,在有机溶剂环戊酮中有具良好的溶解性,Er3+离子在材料中的质量百分比掺杂浓度可达10.8%。这种配合物可以直接旋涂成膜,用原子力显微镜(AFM)测得配合物薄膜表面粗糙度为0.745nm。荧光发射谱的测试表明,配合物的荧光半高宽(FWHM)为60nm。以PMMA基片为衬底,制备了稀土掺杂全聚合物光波导放大器,且当泵浦光波长为980nm、功率为200mW和信号光功率为0.2mW时,在3.2cm长的样品中获得了2.7dB@1 535nm的相对增益。

全聚合物太阳电池材料与器件

全聚合物太阳电池的光活性层中的给受体材料均由聚合物构成,其具有优异的形貌稳定性及机械稳定性等突出优点,在实现大面积、柔性有机太阳电池的制备中具有较大潜力,引起了越来越多研究者的兴趣.随着各种新型聚合物给体/受体材料相继被开发出来及器件结构的不断发展,全聚合物太阳电池异军突起,器件效率目前已经突破18%.然而,相较于非富勒烯小分子受体太阳电池,全聚合物太阳电池面临效率仍需进一步提高、聚合物给/受体性能的批次差异等问题,如何开发高性能聚合物给/受体材料及制备高效器件仍面临一定的挑战.本综述着眼于全聚合物太阳电池给/受体材料的开发、器件结构调控、界面工程等方面,系统总结了近年来该领域内的代表成果,并对未来高效全聚合物太阳电池材料、器件的发展做出了展望.

全功能光折变聚合物的分子设计及进展

介绍了全功能光折变聚合物的分子设计和研究进展,分析了各种结构对聚合物光折变性能的影响,展望了今后在此领域的研究方向。

全色光致聚合物的全息记录特性及应用研究

优选亚甲基蓝、曙红Y、吖啶橙分别作为红敏、绿敏、蓝敏光敏剂,制作出全色光致聚合物全息记录材料.全息记录特性测量表明,该材料在红、绿、蓝三基色激光记录下均具有大于90%的衍射效率和较高的感光灵敏度(70mJ/cm2).开展了该材料的角度复用、波长复用全息存储实验,在材料的同一位置处分别以不同参物光夹角及不同记录波长成功存储了多幅全息图,且再现图像清晰明亮,相互之间无明显串扰,表明该材料具有良好的全息记录性能及应用价值.

以PEO为基质的离子及质子导电聚合物电解质

本文以PEO-LiClO4为基质,在其中加入适量的纳米氧化锌及氧化锡,制备PEO-LiClO4-ZnO及PEO-LiClO4-SnO2离子导电聚合物电解质膜,测定了复合电解质膜的电导率,并探讨了纳米粒子与PEO链的相互作用,提出复合电解质膜的电导率提高的主要影响因素。本文还合成以PEO为基质的PEO-12-钨硅酸质子导电聚合物电解质膜,讨论12-钨硅酸的加入对PEO的构型及Keggin离子的影响并分析PEO-12-钨硅酸复合膜的质子电导提高的主要原因。该复合膜质子电导率室温最高可达6.3×10-2S·cm-1。

全聚丙烯聚合物挑战GMT市场

全聚丙烯聚合物是最近发展起来的一种聚合物，正在被广泛用于众多不同领域的热成型加工，例如汽车、行李箱、体育用品等等。这种材料将会成为玻纤增强热塑性塑料的强大竞争者。

基于侧链为烷基硫苯的萘二酰亚胺单元的新型聚合物受体的合成及其光电性能

以N-(4-巯基苯基)乙酰胺、7-(溴甲基)十五烷和二溴萘二羧酸酐为原料合成了侧链为烷基硫苯的萘二酰亚胺(NDI)衍生物,将其作为受体单元,硒吩衍生物为给体单元,合成了基于NDI的新型聚合物受体(PNDIPSHD),同时合成了基于苯并二噻吩的D-A型共聚物PBDT(T)-TPD作为给体材料,将聚合物给体、受体混合制备聚合物太阳能器件。聚合物的结构和光电性能经~1H NMR、GPC、UV、CV和荧光发射光谱表征,并测试了器件的光伏性能。结果表明:给受体聚合物均具有较高的相对分子量,在太阳光范围具有强而宽的吸收,同时具有相对较低的最高电子占用轨道(HOMO)和最低电子未占用轨道(LUMO)能级,给受体聚合物混合后引起荧光猝灭,器件的能量转换效率(PCE)达到0.72%。

有机光折变聚合物的设计制备研究进展

有机/聚合物光折变材料是一类在信息传输、存储及信息处理等方面有着很大发展潜力的非线性光学材料,文中介绍了有机光折变材料的几种典型应用,综述了目前研究较为深入的几类有机光折变聚合物材料的组成特征和性能特点,并对其近年来材料的设计思想和制备研究进展进行分类表述,分析了材料体系中存在的亟待解决的瓶颈问题。最后对有机光折变聚合物材料的实用性及发展方向进行了展望。