新型共軛聚合物光伏材料簡介

在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院和化學(xué)所的支持下，中科院化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李永舫研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組，近期在應(yīng)用于聚合物太陽能電池的新型共軛聚合物光伏材料的研究方面取得重要進(jìn)展，有關(guān)研究成果申請了中國發(fā)明專利并發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.等學(xué)術(shù)期刊上。

該課題組設(shè)計(jì)和合成了一系列帶共軛支鏈(苯乙烯或噻吩乙烯支鏈)的支鏈共軛聚噻吩，通過調(diào)節(jié)共軛支鏈的長度以及聚噻吩主鏈上帶共軛支鏈噻吩單元的比例，得到在可見區(qū)具有寬吸收和強(qiáng)吸收系數(shù)的聚噻吩衍生物(Macromolecules,2006,39:594-603；Chem.Commun.，2006,871-873)。合成了一種帶二噻吩乙烯支鏈的聚噻吩顯示一個(gè)380nm～650nm的寬而強(qiáng)的吸收峰(圖2中的p3)，使用這種聚合物與C60衍生物pCBM共混(重量比1：1)，制備的聚合物太陽能電池在模擬太陽光(AM1.5,100mW/cm2)下的最高能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.18%，比當(dāng)前廣泛使用的聚(3-己基噻吩)(p3HT)在同樣實(shí)驗(yàn)條件下的能量轉(zhuǎn)換效率提高38%，為新型共軛聚合物材料的最高水平(J.Am.Chem.Soc,2006,128:4911-4916)，此結(jié)果標(biāo)志著我國聚合物光伏材料的研究進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

另外，該組最近在高遷移率共軛聚合物材料方面也取得了可喜進(jìn)展，設(shè)計(jì)和合成了一種帶共軛橋連的交聯(lián)型聚噻吩衍生物(圖3)，含5%共軛橋的聚合物的空穴遷移率比不含共軛橋時(shí)提高了兩個(gè)數(shù)量級，其光伏性能也有明顯提高(Macromol.RapidCommun.2006,27:793?C798)。