D-π-A型共轭聚合物的合成及其光伏性能

设计合成了3种主链相同、侧基不同的Donor(D)-π-Acceptor(A) 型共轭聚合物: 聚［(4,8-二辛氧基苯［1,2-b;3,4-b′］二噻吩)-(9-(4-氰基苯基)-9H-咔唑)］(PBDTCz-CN）、聚［(4,8-二辛氧基苯［1,2-b;3,4-b′］二噻吩)-(9-(4-醛基苯基)-9H-咔唑)］ (PBDTCz-CHO)和聚［(4,8-二辛氧基苯［1,2-b;3,4-b′］二噻吩)-(9-(4-硝基苯基)-9H-咔唑)］(PBDTCz-NO2)。通过调变侧基上的受体基团，比较了氰基、醛基、硝基对聚合物光学和电学性能的影响，讨论了影响聚合物光电转换效率的主要因素。3种聚合物的光学带隙和线性吸收系数依次分别为2.32 eV, 152.0 L/(g？cm); 2.43 eV, 58.5 L/(g？cm)和2.25 eV, 85.5 L/(g？cm)。在这些聚合物中，彼此间的最高占据分子轨道（HOMO）能级差距很小， PBDTCz-NO2的最低未占据分子轨道（LUMO）能级最低(-3.38 eV)。 在100 W/m2模拟太阳光的照射下，基于这些聚合物的光伏器件（器件结构：ITO/PEDOT∶PSS/Polymer∶［70］PCBM (1∶2)/Ca/Al）的光电转换效率分别为0.44%（PBDTCz-CN）、0.001 8%（PBDTCz-CHO）和0.23%（PBDTCz-NO2）。低的光电转换效率主要归因于低的短路电流，而影响短路电流的主要原因有自身吸光性能的限制和弱的π-π堆砌作用。