水醇溶性小分子卟啉衍生物的合成及其在聚合物太阳电池中的应用

设计合成了Por-N, Por-NBr, Por-Cu-N和Por-Cu-NBr四种水醇溶性小分子卟啉衍生物. 对这类卟啉小分子衍生物的紫外可见吸收光谱研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物较未配位化合物有微弱的蓝移. 循环伏安法对这类小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配合物的卟啉衍生物的最高占有分子轨道能级均没有明显变化. 采用空间电荷限制电流方法对小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物的电子迁移率得到明显提高. 以聚合物PCE10为给体材料, 富勒烯衍生物PC₇₁BM为受体材料, 以及合成的小分子卟啉衍生物为阴极界面层制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PCE10:PC₇₁BM/卟啉小分子衍生物/Al的聚合物太阳电池器件. 器件研究结果表明, 化合物Por-NBr, Por-Cu-N与Por-Cu-NBr作为电子传输层的器件的光电转换效率达到9%以上, 其中以Por-Cu-N作为阴极界面层的器件达到的最高效率为9.12%, 相应器件的短路电流密度, 开路电压以及填充因子分别为16.91 mA· cm^-2, 0.79 V和68.1%. 表明这类水醇溶性小分子卟啉衍生物作为聚合物太阳电池的阴极界面层有着广阔的应用前景.     

基于Diels-Alder反应的可交联空穴传输材料的合成及其在聚合物发光二极管中的应用

设计合成了一种侧链含呋喃的可交联共轭聚合物空穴传输材料聚{2,7-[9,9-二(6-(2-呋喃甲氧基)己基)芴]-共-4,4′-(4″-丁基)三苯胺}(P1)和侧链含马来酰亚胺的共轭小分子交联剂N,N′-二[4-(6-马来酰亚氨基己基)苯基]-N,N′-二苯基联苯二胺(M1).基于呋喃和马来酰亚胺间Diels-Alder反应,P1和M1共混膜可在150°C下热处理快速交联形成具有优异抗溶剂性的薄膜,同时薄膜的光电性能可以通过控制P1和M1的共混比例进行有效调节.器件研究结果表明,基于P1+M1交联的薄膜表现出了优异的空穴传输、电子阻挡性质,应用于聚合物发光二极管时可有效避免由传统空穴传输材料聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为单一界面层引起的发光淬灭现象,使相应器件性能得到大幅提升.当M1添加量为10%时,相关器件表现出了最佳的器件性能,器件的最大电流效率为9.0 cd A~(-1),最大亮度为35681 cd m~(-2),启亮电压为3.2 V.     

基于萘并二酰亚胺的胺基功能化聚合物的三组分一锅法合成及其在聚合物太阳电池中的应用

通过微波辅助炔、醛、胺三组分一锅法聚合反应合成了一系列基于萘并二酰亚胺的聚合物P1~P4,并通过核磁表征确认其结构.目标聚合物的光物理与电化学性能研究表明,由于聚合物主链共轭被打断,聚合物的吸收和能级主要由其重复单元决定.通过开尔文探针与电子顺磁共振谱研究了聚合物侧链与主链胺基不同的化学环境对其电极功函调节以及自掺杂行为的影响.发现由于主链胺基与苄基、炔丙基相连,胺基氮的电子云密度显著降低,导致聚合物形成界面偶极能力减弱,从而使其电极功函调节能力与自掺杂强度都大大降低.所有聚合物中P1具有良好的醇溶性,可被用于聚合物太阳电池的阴极界面层.以PTB7-Th：PC₇₁BM为活性层,P1为阴极界面层的聚合物太阳电池器件的光电转换效率达到9.34%.