双烷硫基噻吩侧链光伏材料与器件研究

通过将硫原子引入到共轭聚合物的侧链中,不仅可以降低共轭聚合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级,而且可以提高共轭聚合物的介电常数。二噻并[2,3-d∶2′,3′-d′]苯并[1,2-b∶4,5-b′]二噻吩(DTBDT)相对于[1,2-b∶4,5-b′]苯并二噻吩(BDT)有更大的共轭面,更长的共轭长度,有利于载流子的传输。在DTBDT的5,10位引入噻吩双烷硫基侧链,分别与受体单元[2,1,3]苯并噻二唑和氟代的[2,1,3]苯并噻二唑通过Stille偶联合成共轭聚合物PDTBDT-DST-BT和PDTBDT-DST-FBT。共轭聚合物PDTBDT-DST-BT和PDTBDT-DST-FBT在350~700 nm范围内有强的吸收系数,并且两种共轭聚合物有低的HOMO能级(-5.51 eV和-5.56 eV)和较高的介电常数,基于双烷硫基的引入,在1 kHz时共轭聚合物的介电常数从4.1增加到了5.2。将PDTBDT-DST-BT和PDTBDT-DST-FBT作为给体材料与富勒烯受体PC71BM制备有机聚合物太阳能电池(OSCs)器件,结果表明,共轭聚合物侧链中硫原子的引入,对光伏器件的开路电压(VOC)和填充因子FF有明显地提高,从而得到了5.05%的能量转换效率。