新型苯并二噻吩类二维共轭聚合物的共轭支链的炔类合成及其光伏性能研究

Low band-gap donor-acceptor (D-A) conjugated polymers based on benzodithiophene (BDT) have attracted increasing attention in recent years. This project is about synthesis of novel BDT-based conjugated polymers and their applications in polymer solar cells (PSCs). The research work includes three parts: first, thiophene and benzodithiophene based monomers with heteroatom-containing conjugated side chains will be prepared through alkyne reactions. Then novel two-dimensional D-A type conjugated polymers containing BDT units will be synthesized by Stille coupling reaction. Finally, the thermal properties, absorption spectra, electrochemical properties and hole mobilities of the conjugated polymers will be investigated. Bulk-heterojunction polymer solar cells will be fabricated based on the BDT-based polymers as donor, and the photovoltaic properties of the PSCs will be studied. It is expected to develop a new method to prepare two-dimensional conjugated polymers with heteroatom-containing conjugated side chains, and to obtain several polymer photovoltaic donor materials with high energy conversion efficiency.

近年来基于苯并二噻吩的给体-受体型窄带隙共轭聚合物越来越受到人们的重视。本项目是关于新型苯并二噻吩类共轭聚合物的合成及其在太阳能电池中的应用。该项目工作主要分为三个部分，首先利用炔的反应制备带有杂原子共轭支链的苯并二噻吩类单体和噻吩类单体；然后通过Stille偶联反应合成含有苯并二噻吩单元的给体-受体型二维共轭聚合物；最后研究聚合物的热稳定性能、吸收光谱、电化学性能及空穴迁移率，并以该聚合物为给体材料制备本体异质结聚合物太阳能电池，研究器件的光伏性能。通过本项目的实施，有望发展一种基于三键的反应制备含有杂原子共轭支链的二维共轭聚合物的方法，并制备几种具有较高能量转化效率的聚合物给体光伏材料。

共轭聚合物的分子结构设计是高分子光电功能材料领域发展的重要推动力。苯并二噻吩（BDT）类二维共轭聚合物是聚合物太阳能电池领域中的明星材料。本项目旨在研究新型BDT类二维共轭聚合物的共轭支链的炔类合成及其光伏性能。首先，我们利用炔类反应合成了带有共轭侧基的BDT类单体。随后，通过Stille偶联反应制备了一系列新型的BDT类二维共轭聚合物。最后研究了聚合物的吸收光谱、电化学性能及空穴迁移率，并以该类聚合物为给体材料制备了本体异质结聚合物太阳电池，研究了光伏性能。发展了一种基于炔类反应制备新型BDT类二维共轭聚合物的方法。此外，为了解决BDT类共轭聚合物聚集态荧光猝灭的问题，我们在主链或侧链中引入四苯基乙烯单元制备了几种具有聚集荧光增强的BDT类共轭聚合物。我们发展了一种新型的无金属催化的苯丙炔酸酯与叠氮的聚合反应，制备了一系列的聚合物光电功能材料。利用炔类反应制备了几种具有高效固态圆偏振发光性能的有机功能材料。总之，该项目的实施有助于新型有机高分子光电功能材料的结构设计，也为我们后续的研究提供了借鉴和指导。