苯并三唑是众所周知的强电子受体型杂环化合物,两个亚胺键上的N具有很强的吸电子能力,更为重要的是,其N-H键的易修饰性有助于提高共轭聚合物的溶解性,溶解性的提升有助于有机物的纯化和成膜,对有机太阳能电池器件的制造有重要意义;此外,有机物主链中含有苯并三唑单元还能降低LUMO能级,对窄带隙聚合物的设计有利。目前,苯并三唑及其衍生物主要应用于电致变色和光致发光领域,其在有机太阳能电池应用领域尚有巨大潜力可挖。63940

Derya Baran等[28]以苯并三唑和3-己基噻吩合成了一种供体-受体-供体型共轭聚合物,如图1.3所示,这种聚合物具有n型和p型双重掺杂性和荧光性,可以溶解在常见有机溶剂中,将它应用在BHJ型太阳能电池中,开路电压提高到了0.85 V。

基于苯并三唑结构的共聚物P1

图1.3 基于苯并三唑结构的共聚物P1

B.Peng和Ahmed Najari等[29]利用suzuki反应合成了一种基于二噻吩基苯并三唑的共轭聚合物,如图1.4所示,它可溶于氯仿、四氢呋喃中,易成膜,这种有机物膜吸收范围为300nm——610nm,制成的电池开路电压为0.92v,光电转化率为2.2%。

 基于苯并三唑结构的共聚物P2

Lianjie Zhang等人[30]合成了苯并三唑为受体,芴、咔唑、二烷氧基分别为电子供体的共轭聚合物PF-DTBTA,PCz-DTBTA,PPh-DTBTA,如图1.5,图1.6,图1.7所示,以这三种聚合物为BHJ中供体,光学能带隙分别为2.24,2.18,1.87 eV,均可溶于常见有机溶剂,其HOMO能级分别为-5.67,-5.54,-5.20 eV,LUMO能级分别为-3.43,-3.36,-3.33 eV,与PCBM聚合,光电转化率分别为0.9%,1.51%,1.16%。论文网

 基于苯并三唑结构的共聚物P3

 基于苯并三唑结构的共聚物P4

基于苯并三唑结构的共聚物P5

Zhenhua Zhang等[31]利用stille偶合合成了苯并二噻吩和苯并三唑交替共聚的低能带隙共聚物PBDTDTBTz和PBDTBTz,如图1.8,图1.9所示,它们热性能优良,膜状态时吸收峰在527nm和562nm处,光电转化率达到1.7%和1.4%。

 基于苯并三唑结构的共聚物P6

基于苯并三唑结构的共聚物P7

Jie Min, Zhi-Guo Zhang等[32]以二噻吩噻咯为供体单元,以苯并三唑为受体单元,以噻吩为桥,合成了PDTS –DTBTA,光电转化率达到3.8%,其结构如图1.10所示。

 基于苯并三唑结构的共聚物P8

Samuel C. Price等[33]合成了含有苯并三唑单元的聚合物,含氟结构转化效率超过7%,其光学活性层厚度降至1μm时效率仍高于6%,结构如图1.11和图1.12所示。

 基于苯并三唑结构的共聚物P9

基于苯并三唑结构的共聚物P10

Michael C. Gwinner等[34]发现烷基苯并三唑应用于太阳能电池电子移动速度超过0.01cm2V-1s-1,开路电压大于1.2V

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