新型共軛聚合物光伏材料簡介

?? 在國家自然科學基金委、科技部、中科院和化學所的支持下，中科院化學所有機固體院重點實驗室李永舫研究員領導的課題組，近期在應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展，有關研究成果申請了中國發明專利并發表在J. Am. Chem. Soc.等學術期刊上。

??? 該課題組設計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，通過調節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，得到在可見區具有寬吸收和強吸收系數的聚噻吩衍生物(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380nm～650nm的寬而強的吸收峰(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, 100 mW/cm2)下的最高能量轉化效率達到3.18%，比當前廣泛使用的聚(3-己基噻吩)(P3HT)在同樣實驗條件下的能量轉換效率提高38%，為新型共軛聚合物材料的最高水平 (J. Am. Chem. Soc, 2006, 128: 4911-4916)，此結果標志著我國聚合物光伏材料的研究進入國際先進行列。

??? 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展，設計和合成了一種帶共軛橋連的交聯型聚噻吩衍生物(圖3)，含5%共軛橋的聚合物的空穴遷移率比不含共軛橋時提高了兩個數量級，其光伏性能也有明顯提高(Macromol. Rapid Commun. 2006, 27: 793?C798)。?

聚合物 太陽能電池基本結構示意圖，其中共軛聚合物／PCBM復合膜厚度一般100 nm左右

支鏈共軛聚噻吩的分子結構，吸收光譜和光電轉換外量子效率（IPCE）