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含二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]氧膦杂环戊二烯共轭聚合物的合成及其在薄膜晶体管和体异质结太阳能电池中的应用
  • ISSN号:1000-3304
  • 期刊名称:《高分子学报》
  • 时间:0
  • 分类:O631.24[理学—高分子化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室,长春130022, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(基金号50833004)资助项目
中文摘要:

采用Stille缩聚反应,合成了3,5-二烷基-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]氧膦杂环戊二烯与二联噻吩的共聚物P1和P2,系统研究了它们的热性能、电化学性质和光物理性质.结果表明,这2个聚合物具有良好的热稳定性,热分解温度均大于400℃;薄膜的最大吸收峰位于590 nm,光学带隙为1.76 eV.将P1和P2作为活性层制备了薄膜晶体管和体异质结太阳能电池,发现带有较长烷基链的P2的器件性能较好.在底栅、顶接触结构的薄膜晶体管中,P2的空穴迁移率最高达到0.0077 cm2V-1s-1;在AM 1.5 G 100 mW/cm2光照条件下,P2的光伏电池的开路电压为0.68 V,短路电流为7.9 mA/cm2,填充因子为52%,能量转换效率为2.8%.

英文摘要:

In order to modulate the optoelectronic properties of thiophene-based conjugated polymers, two novel conjugated polymers ( P1 and P2) comprising dithieno [ 3,2-b : 2', 3'-d ] phosphole oxides (DTPhos) and 2, 2'-bithiophene have been designed and synthesized by Stille polycondensation, and their thermal, electrochemical and photophysical properties were studied. Both polymers are thermally stable with decomposition temperature above 400 ~C , and exhibit the absorption maxima of ca. 590 nm and the optical band gap of 1.76 eV. The incorporation of DTPhos units into polythiophene backbone results in a 0. 15 eV reduction of optical bandgap. HOMO and LUMO energy levels of the polymers as measured by cyclic voltammetry are - 5.1 and - 2.9 eV,respectively. Thin-film transistors (TFT) and bulk heterojunetion solar cells (BHJ-SC) were fabricated based on P1 and P2. The performance of the devices increased with an increase of the alkyl chain length in the DTPhos units. With a bottom gate and top contact TFT device structure,P2 exhibited the hole mobility up to 0. 0077 cm2V 1s-1. Under AM 1.5 G illumination ( 100 roW/ cm2) ,BHJ-SC based on P2 displayed an open-circuit voltage of 0.68 V, a short-circuit current of 7.9 mA/ cm2 , a fill factor of 52% and a power conversion efficiency of 2. 8%. These results imply that DTPhos unit is a potential building block for high-performance polymer semiconductors.

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期刊信息
  • 《高分子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院化学研究所
  • 主编:张希
  • 地址:北京市海淀区中关村北一街2号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:gfzxb@iccas.ac.cn
  • 电话:010-62588927
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3304
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1857/O6
  • 邮发代号:2-498
  • 获奖情况:
  • 国家优秀期刊二等奖,中科院优秀期刊二等奖,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国高分子图书馆,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19174