针对限制聚合物太阳能电池效率提高的两个因素- - 带隙太宽和HOMO能级太高,设计与合成了一系列新型有机太阳能电池材料,并制备器件,测试其光伏性能。第一类是给电子性单体(D)和吸电子性单体(A)交替共聚的D-A型电子聚合物给体材料,通过调控D/A之间的电荷转移程度以及聚合物主链的芳香型大小,使聚合物同时具有窄带隙和低HOMO能级。例如,以苯并双噻吩与带有酯基的噻吩进行共聚的PCTBDT,其HOMO能级为-5.36 eV,同时保持了聚噻吩良好的给体性质和较宽的吸收光谱。因此,当PCTBDT分别与PCBM复合后,可以获得既有高的开路电压,又有高的短路电流的聚合物太阳能电池,最高能量转换效率为3.2%。第二类是苝酰亚胺类电子共聚物受体材料。第三类是窄带隙小分子半导体材料。以上研究为人们寻求理想的聚合物太阳能电池材料提供了有益的参考和借鉴。
英文主题词Electronic polymers; Polymer solar cells; Perylene diimides; Low band gap; Energy levels