中文摘要：

应用纳米材料与共轭聚合物杂化，是提高器件光电转换效率的关键技术之一。共轭聚合物大多为p型半导体，电子传输能力较差，应用无机纳米材料杂化能够产生荧光猝灭，并可提高电荷分离和传输的效率。但无机纳米材料在聚合物中的连续分散成了急需解决的关键问题。利用超支化聚合物结构和功能的多样性，特别是由于卤原子（F、Br）的极性特性，可提高共轭聚合物与纳米材料的形容性，并降低聚合物的能隙，便于吸收更宽波长的太阳光（近红外区），同时在复合体系中引入共轭型表面活性剂更加有利于形成有机/无机双连续相导电薄膜，预计可较大幅度提高电池器件的光电转换效率。本项目旨在设计合成数个含氟超支化聚苯撑乙烯共轭聚合物（给体）和共轭型表面活性剂，通过其与无机纳米材料（受体）杂化尝试制备双连续导电薄膜，并探索其在聚合物太阳能薄膜电池中的应用，为制备高效率聚合物太阳电池提供新的途径，同时考察共轭聚合物的超支化结构对电池器件性能的影响。

结论摘要：

有机太阳能电池中作为给体材料的聚合物在光电材料领域一直是研究的热点。虽然有机高聚物材料具有很多的优势，但又有明显的不足，如效率低，寿命短等。聚苯撑乙烯类，聚噻吩类，聚芴类的衍生物各自具有优势和缺陷，但三者都有许多性能较优的衍生物，可以通过多种结构修饰的方法，提高它们的性能如使它们溶解性好、易加工、发光效率高等。本课题组以聚苯撑乙烯为基本骨架，引入硝基、亚氨基、氟基等片段，调节能隙，使其具备高效的电荷转移和电荷传输能力。并采用1H-NMR、GPC、UV、TG等测试手段对其进行表征，测试发光性能，使它们应用于光伏电池。最新研究表明，纳米材料与共轭聚合物杂化，充分利用了两种材料的优点,有机聚合物与无机纳米粒子复合是当今光伏材料的新发展方向。为了便于对无机纳米材料的修饰，我们选择带隙较宽的无机纳米材料如ZnO、TiO2、SnO2、WO3纳米材料，但是随之而来的问题是有机聚合物与无机纳米粒子相溶性差，其制备的活性层中常出现纳米离子团聚以及相分离的现象，这样制约了光电转化效率的提高。解决两相分离而又不降低其导电性的最好手段是使用共轭型表面活性剂。在共轭表面活性剂的侨联作用下，共轭聚合物可与纳米材料杂化组装形成高密度异质结，形成没有绝缘区的有机/无机杂化的光电功能薄膜，有利于激子的分离和电荷的传输，可较大幅度的提高电池器件光电转化效率。我们设计了多种共轭性型表面活性剂，并对它们的光、热及电化学性质进行了详细的研究。本课题实验室制作的结构简单的杂化太阳能电池，其开路电压为0.355 V短路电流为1.315 mA/cm2，填充因子为0.412，其光电转化效率为0.20%，为后续的太阳能电池的研究提供了很好的方向。