王晓波, 陈朗, 刘招弟, 李朵朵, 刘波

萘并[1, 2-b:5, 6-b’]二呋喃衍生物的合成及其光伏应用

王晓波, 陈朗, 刘招弟, 李朵朵, 刘波

(湖南文理学院 化学与材料工程学院 水处理功能材料湖南省重点实验室, 湖南 常德, 415000)

为了制备出高能量转换效率的聚合物给体光伏材料, 本文采用Stille偶联反应合成了一种新型的萘并二呋喃(NDF)类电子给体材料NDF-2DPP, 并将其应用到太阳能电池的研究中。光学性能表明NDF-2DPP的吸收范围在300~750 nm 间, 对应的光学带隙为1.65 eV。光伏器件结果显示, 当NDF-2DPP︰PC61BM =1︰1, 120 ºC下热退火15 min后, 能量转换效率最优, 达到4.8%, 相应的短路电流= 11 mA/cm2, 开路电压为0.84 V, 填充因子为52%。结果表明, NDF-2DPP作为电子给体材料在聚合物太阳能电池领域具有很好的发展潜力。

萘并二呋喃; 太阳能电池; 能量转换效率; 富勒烯

经过近20年的发展, 有机太阳能电池由于其潜在的可使用印刷技术制备成大面积轻柔器件而获得广泛关注, 并成为新型太阳能电池的重要发展方向之一[1–2]。一个优异的有机小分子电子给体材料必须具备较宽的吸收光谱来吸收尽量多的太阳光子, 以获得高的光电流。较合适的电化学能级, 可达到电子和空穴的有效分离[3]。截止目前, 已报道的电子给体中, 苯并二呋喃(BDF)类光伏材料表现出了较好的光伏性能, 获得了超过6%的能量转换效率[4–6]。邹应萍[7]以苯并二呋喃为电子给体单元, 合成了一系列的窄带隙聚合物, 并获得了较为优异的光伏性能, 其中二维共轭BDF单元与电子受体苯并噻二唑聚合得到的聚合物PBDFTDTBT获得了高达6%的能量转换效率。……