非共轭聚合物在有机太阳能电池中的自组装效应

为简化工艺流程并提高器件效率,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自组装效应,制备了非富勒烯正置有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)的阴极界面层。相比传统的体异质结,通过顺序沉积法制备的准平面异质结活性层结构能更好地发挥PVP的自组装效应。通过接触角、原子力显微镜等表征PVP的自组装迁移方向及过程,并从器件的光强依赖关系分析了PVP影响器件效率的机理。结果表明:在基于准平面异质结构并以PM6:Y6为活性层的有机光伏器件中,引入PVP形成的自组装阴极界面层可使器件的光电转换效率高达11.32%,相比于参考器件其效率提高了25.5%。结果说明对于具有低沸点溶剂的有机太阳能电池,通过准平面异质结活性层结构和非共轭聚合物自组装电子传输层的结合,将获得简单且效率更高的制备工艺。

自组装效应对AM/NVP共聚的影响

研究了丙烯酰胺(AM)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在水/四氢呋喃(THF)溶液中的自由基共聚。发现,当水溶液中含THF,AM的聚合速率下降,NVP的聚合速率提高。黏度测定发现,在THF质量分数为28%,AM/NVP物质的量比为5∶1的水/THF体系中,共聚物的黏度达到最大值,与该体系中NVP的聚合速率达到最大值相一致。溶液中加入氯化钠,AM的聚合速率提高,但随THF的含量增加而降低。加入尿素,在含水率达到较大值,NVP聚合速率最大。用透射电子显微镜(TEM)和核磁共振谱(NMR)对聚合物结构进行了表征。在水/THF中,共聚物链自组装形成"核―壳"状微聚体。NVP上的五元环聚集成"核"状,共聚物链的酰胺基团尽量舒展,形成"壳"状。溶剂的组成变化伴随"核―壳"状微聚体半径的改变,影响AM和NVP的聚合速率。